De fysieke integratie van een druksensor in een technisch systeem start bij de proceskoppeling. Direct in de hoofdstroom van een leiding. Of via een aftakking met een meetnippel. Schroefdraadverbindingen zoals G1/2" of NPT-draad zorgen voor een lekvrije afdichting terwijl het medium direct tegen het interne membraan drukt. In de technische ruimte volgt de bedrading. De sensor wordt gekoppeld aan een PLC of regelunit. Analoge signalen, vaak 4-20 mA, verzorgen de datacommunicatie over lange kabeltrajecten zonder noemenswaardig signaalverlies.
Inregelen is noodzakelijk. Het systeem moet weten wat de referentiewaarde is bij atmosferische druk. Tijdens de operationele fase vindt een constante wisselwerking plaats tussen het medium en het meetelement. Mechanische kracht wordt elektrische weerstand. De controller leest deze waarden uit en vertaalt ze naar bruikbare eenheden zoals Pascal of Bar. Een continu proces. Wijkt de druk af van het ingestelde setpoint? De regeltechniek grijpt direct in door pompsnelheden aan te passen of afsluiters te positioneren.
Bij specifieke configuraties, zoals verschildrukmetingen bij luchtfilters of warmtewisselaars, worden twee afzonderlijke meetpunten in het circuit met elkaar vergeleken. Het systeem meet de drukval. De sensoren sturen hun data simultaan naar de verwerkingseenheid die de afwijking berekent. Geen complexe handelingen. Slechts constante monitoring en feedback. De mechanische druk blijft de drijvende kracht achter het elektrische signaal dat de installatie aanstuurt.
De manier waarop een sensor de nulwaarde bepaalt, is bepalend voor de uitvoering. De meest voorkomende variant in de installatietechniek is de relatieve druksensor, vaak overdruksensor genoemd. Deze meet de druk ten opzichte van de heersende atmosferische luchtdruk. In een CV-systeem is dit de norm. Daarnaast kennen we de absolute druksensor. Deze meet tegenover een volledig vacuüm. Dit is essentieel voor meteorologische metingen of processen waarbij atmosferische schommelingen de meting zouden verstoren. Een foutieve keuze tussen deze twee leidt direct tot een meetafwijking van ongeveer 1 bar. Let daarop.
| Type | Referentiepunt | Typische toepassing |
|---|---|---|
| Relatief | Omgevingsdruk | CV-installaties, waterleidingen |
| Absoluut | Vacuüm | Barometers, gesloten chemische processen |
| Vacuüm | Omgevingsdruk (onder) | Afzuigsystemen, vacuümheffers |
Een specifieke variant is de verschildruksensor (differential pressure sensor). Deze beschikt over twee procesaansluitingen. Hij meet niet de druk ten opzichte van de buitenlucht, maar puur het verschil tussen twee punten in een systeem. Onmisbaar bij filterbewaking in luchtbehandelingskasten. Loopt de druk voor het filter op terwijl deze erachter gelijk blijft? Dan is het filter verzadigd.
Technisch gezien maken we onderscheid in het inwendige meetelement. Piëzoresistieve sensoren maken gebruik van halfgeleiders op een membraan. Ze zijn compact en betrouwbaar. Capacitieve druksensoren meten de verandering in elektrische capaciteit tussen twee platen. Deze zijn vaak robuuster en beter bestand tegen extreme overdruk. Voor agressieve media worden vaak keramische meetsensoren ingezet. Keramiek is corrosiebestendig. Staal is dat niet altijd. De keuze voor het materiaal van het membraan bepaalt de levensduur van de sensor in uitdagende omgevingen.
In de praktijk worden termen nogal eens door elkaar gehaald. Een druksensor levert een continu signaal. Een drukschakelaar doet dat niet. Die kent slechts twee standen: aan of uit. Vaak ingesteld op een vaste grenswaarde. Ook de term manometer valt vaak. Een manometer is strikt genomen de visuele afleesunit, terwijl de sensor het elektronische hart is. In moderne slimme gebouwen vervaagt dit onderscheid soms door digitale displays op de sensoren zelf. Toch blijft de functie verschillend. De sensor communiceert met het GBS. De manometer communiceert met de monteur.
Stel je een groot kantoorpand voor. De filters in de luchtbehandelingskast raken langzaam verzadigd met fijnstof en pollen. Een verschildruksensor meet continu de druk vóór en achter het filterpakket. In het begin is het verschil nihil. Naarmate de weerstand toeneemt, loopt de gemeten waarde op. Bij een vooraf ingestelde waarde van bijvoorbeeld 250 Pascal krijgt de gebouwbeheerder een melding in het GBS: tijd voor vervanging. Efficiënt onderhoud zonder onnodige inspectierondes.
In een woontoren van vijftien verdiepingen is constante waterdruk cruciaal. Zodra bewoners 's ochtends massaal de douche aanzetten, zakt de druk in de hoofdleiding onmiddellijk weg. Een druksensor op het verdeelstuk ziet deze daling binnen milliseconden. Hij stuurt een signaal naar de frequentiegeregelaars van de hydrofoorpompen. Die schakelen direct een tandje bij. De druk blijft stabiel op 5 bar, ongeacht of er één of vijftig kranen openstaan.
Een gesloten koelcircuit in een serverruimte moet op druk blijven om cavitatie in de pompen te voorkomen. De sensor bewaakt de ondergrens. Ontstaat er ergens een klein lek? De druk daalt langzaam onder de 1,2 bar. De sensor registreert dit verloop direct. In plaats van te wachten tot de koelmachines in storing vallen door oververhitting, wordt de installatie preventief uitgeschakeld of wordt de back-up pomp geactiveerd.
In een ondergrondse regenwaterput wordt een druksensor op de bodem geplaatst. Hoe hoger de waterkolom, hoe groter de druk op het membraan van de sensor. 10 centimeter water staat gelijk aan ongeveer 10 mbar. De elektronica rekent deze drukwaarde om naar een percentage of het aantal liters. Geen bewegende vlotters die vast kunnen lopen in het vuil, maar een betrouwbare meting op basis van vloeistofgewicht.
De integratie van druksensoren in technische installaties is geen vrijblijvende exercitie. In de context van de Europese regelgeving is de EMC-richtlijn (2014/30/EU) onontbeerlijk voor een betrouwbare werking van het elektrische signaal. Elektromagnetische compatibiliteit voorkomt signaalruis. Wanneer een sensor onderdeel uitmaakt van een systeem met een verhoogd risicoprofiel, zoals stoominstallaties of grote vloeistofreservoirs, dicteert de Richtlijn Drukapparatuur (PED 2014/68/EU) de essentiële veiligheidseisen waaraan de componenten en de samenbouw moeten voldoen.
Binnen de Nederlandse bouw- en installatiepraktijk vormt het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) het wettelijk fundament voor de veiligheid en gezondheid van technische voorzieningen. Specifiek voor verwarmingssystemen in gebouwen is de norm NEN-EN 12828 relevant. Deze norm schrijft voor dat installaties uitgerust moeten zijn met de juiste beveiligingsapparatuur om de ontwerpdruk niet te overschrijden. Druksensoren spelen hierbij een sleutelrol in de bewaking.
Bij drinkwaterinstallaties wordt vaak verwezen naar de NEN 1006, waarin eisen staan voor de drukbestendigheid van toegepaste componenten. In industriële omgevingen waar sprake is van explosiegevaar, zoals gasstations of chemische opslag, moet de druksensor bovendien voldoen aan de ATEX-richtlijn (2014/34/EU). Veiligheid gaat voor alles. De sensor mag onder geen beding een ontstekingsbron vormen. Certificering op basis van deze standaarden garandeert dat de meetdata niet alleen nauwkeurig, maar de componenten ook juridisch deugdelijk zijn toegepast.
De oorsprong van de moderne druksensor ligt niet in de micro-elektronica, maar in de pure mechanica van de 19e eeuw. Tot die tijd bleven metingen beperkt tot kwikkolommen en eenvoudige barometers voor meteorologisch gebruik. De industriële revolutie dwong tot innovatie. Stoomketels ontploften zonder waarschuwing. In 1849 patenteerde Eugene Bourdon de Bourdon-buis; een afgeplatte, gebogen metalen buis die rechtbuigt onder druk. Deze techniek vormt nog steeds de basis voor analoge manometers in technische ruimtes. Robuust en zonder stroomtoevoer.
De fundering voor de huidige elektrische sensoren werd gelegd in 1880. Pierre en Jacques Curie ontdekten het piëzo-elektrisch effect in kwartskristallen. Mechanische druk genereert een elektrische lading. Toch bleef deze ontdekking decennia lang een wetenschappelijk curiosum zonder veel praktische toepassing in de bouw. Pas met de opkomst van de halfgeleidertechnologie in de jaren 60 van de vorige eeuw verschoof de focus radicaal. De silicium-druksensor werd geboren.
Vanaf de jaren 80 zorgde MEMS-technologie (Micro-Electro-Mechanical Systems) voor een miniaturisatiegolf. Sensoren werden zo klein dat ze op een printplaat pasten. In de installatietechniek markeert dit het punt waarop gebouwbeheersystemen (GBS) volwassen werden. De transitie van visuele inspectie op een wijzerplaat naar realtime datastromen via 4-20 mA signalen. De sensor veranderde van een passief afleesinstrument in een actieve actor binnen complexe regelkringen. Tegenwoordig praten we niet meer over enkelvoudige metingen, maar over intelligente nodes die hun eigen status en kalibratiehistorie communiceren.
Industrievandaag | Idetrading | Werkveiligheidswijzer | Althensensors | Xjcsensor