Ein Druckschalter besteht aus einer Messkomponente und einem elektrischen Schalter. Der Schalter öffnet und schließt einen Kontakt bei einem bestimmten Druck, der als Sollwert bezeichnet wird. Der Sollwert kann fest oder einstellbar sein. Die Auswahl eines Druckschalters mit einem Schaltpunkt im richtigen Messbereich ist wichtig, um Genauigkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten. Die genauen Eigenschaften und Funktionen hängen vom Typ des Druckschalters ab.
Types of Pressure Switches
Es gibt zwei grundlegende Arten von Druckschaltern: elektromechanische und Halbleiter-Druckschalter. Elektromechanische Druckschalter verwenden verschiedene Arten von Sensoren. Die Eigenschaften des Sensors bestimmen die relative Genauigkeit und Langlebigkeit des Schalters. Es gibt folgende Arten:
- Membranschalter verwenden eine schweißversiegelte Metallmembran, um den Schalter zu aktivieren. Sie haben einen Betriebsdruck von bis zu 150 psi und eine Genauigkeit von ± 0,5 %.
- Bourdon-Rohr-Schalter verwenden ein schweißversiegeltes Bourdon-Rohr zur Schalterbetätigung. Der Betriebsdruck hat einen Messbereich von 50 bis 18.000 psi und die Genauigkeit beträgt ± 0,5 %.
- Membrankolbenschalter sind mit einer Elastomermembran ausgestattet, die auf einen Kolben wirkt. Der Kolben betätigt dann den Schalter. Ihr Betriebsdruck reicht von Vakuum bis 1600 psi und ihre Genauigkeit beträgt ± 0,2 %.
- Kolbenschalter verwenden einen Kolben, um den Schalter direkt zu aktivieren. Ihr Betriebsdruck beträgt bis zu 12.000 psi und ihre Genauigkeit ± 0,2 %.
- Differenzdruckschalter können mit einem Membran-, Metall- oder Elastomersensor ausgestattet sein. Sie haben zwei Druckanschlüsse, einen für hohen und einen für niedrigen Prozessdruck. Der Sensor erfasst die Druckdifferenz zwischen zwei Quellen und betätigt den Schalter.
Halbleiter-Druckschalter können einen oder mehrere Schaltpunkte haben. Sie öffnen und schließen nicht nur den Druckschaltkreis, sondern verfügen auch über Digitalanzeigen und liefern analoge oder digitale Ausgangssignale. Die meisten aktuellen Modelle sind vollständig programmierbar und können mit einer SPS oder einem Computer verbunden werden. Halbleiter-Druckschalter haben einen breiten Messbereich für Betriebsdrücke und Betriebsfrequenzen. Sie sind sehr widerstandsfähig gegen Stöße und Vibrationen und haben eine Genauigkeit von ±0,25 %. Im Vergleich zu elektromechanischen Druckschaltern haben sie eine viel längere Lebensdauer.
Anwendungen für Druckschalter
Druckschalter werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Sie finden breite Anwendung in der industriellen Steuerung von Anlagen wie Pressmaschinen, Kunststoffspritzguss- und Schweißmaschinen. Hydraulische und pneumatische Druckschalter steuern die Luftbälge in Lastkraftwagen und den Bremsdruck in Zügen. Industrielle Druckschalter werden auch in zahlreichen Automobilanwendungen eingesetzt, beispielsweise zur Überwachung von Motoröl, Servolenkung und Getriebe. Medizinische Geräte wie Sauerstoffversorgungssysteme verwenden Druckschalter zur Überwachung des Drucks des einströmenden Gases.
Die Art des für einen Druckschalter verwendeten Gehäuses kann darüber entscheiden, ob er für bestimmte Anwendungen geeignet ist oder nicht. Einige Druckschalter haben kein Gehäuse. Sie werden meist dort eingesetzt, wo Platz oder Kosten eine wichtige Rolle spielen. Gehäuse sind in verschiedenen Materialien erhältlich, um rauen Umgebungen standzuhalten, in denen sie Chemikalien oder korrosiven Stoffen ausgesetzt sein können. Explosionsgeschützte Druckschalter sind mit schweren Gehäusen ausgestattet, um eine Entzündung in Gegenwart von brennbaren Stoffen zu verhindern. Diese werden am häufigsten in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt.
Was ist eine Totzone?
Druckschalter Die Totzone ist die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Punkt, an dem der Schalter erneut auslöst. Um die Totzone zu berechnen, müssen Sie die steigenden und fallenden Drucksollwerte überprüfen. Vergewissern Sie sich zunächst mit einem Ohmmeter oder einem digitalen Multimeter, dass die Kontakteinstellungen des Druckschalters für „Normalerweise geschlossen“ (NC) oder „Normalerweise offen“ (NO) korrekt sind. Verbinden Sie die Klemme mit dem NO-Stromkreis und überprüfen Sie anhand der Datenanzeige, ob es sich um einen normalerweise offenen Stromkreis handelt. Erhöhen Sie den Sollwert, bis sich die Kontakte umkehren und das Messgerät den steigenden Drucksollwert anzeigt. Beginnen Sie dann beim höchsten Sollwert und verringern Sie die Einstellung von NC auf NO. Das Messgerät zeigt den fallenden Drucksollwert an. Durch Subtraktion des steigenden Drucksollwerts vom fallenden Drucksollwert erhält man die Totzone.
Die Totzone kann über einen Prozentsatz des gesamten Messbereichs festgelegt oder angepasst werden. Bourdon-Rohr- und Membranschalter haben in der Regel enge Totzonen, während Kolbenschalter breite Totzonen aufweisen. Halbleiter-Druckschalter können auf 100 Prozent ihres gesamten Messbereichs eingestellt werden. Die Einstellung der Totzone spielt eine wichtige Rolle in einem System, da sie dazu beiträgt, ein schnelles Schalten zu verhindern. Dies kann sich nachteilig auf die vom Druckschalter gesteuerten Funktionen auswirken und die elektrischen Kontakte verschleißen.
Einstellbare Druckschalter mit Totzone
Digitaler Druckschalter 
Druck- und Vakuumschalter Die Druckschalter PSW20A und PSW20B von Omega sind hochempfindliche, einpolige Schalter, die als Vakuum- oder Differenzdruckschalter verwendet werden können. Sie sind für den Einsatz mit sauberen, trockenen, nicht korrosiven Gasen in einem Messbereich von -30 bis 65 °C vorgesehen. Die Genauigkeit beträgt ±10 % bei 70 °F und der Prüfdruck 8 psig. Die Kontakte sind aus vergoldetem Silber und die Membran besteht aus EPDM, das mit einem Stahlring verbunden ist. Die Modelle PSW21 und PSW22 sind UL-anerkannt und CSA-zertifiziert.
Die Modelle PSW21 und PSW22 sind kompakte, einstellbare Druckschalter. Das Kunststoffgehäuse und die Mechanismen minimieren Feuchtigkeit und Maßabweichungen. Sie können mit Luft, Wasser und anderen Gasen und Flüssigkeiten verwendet werden, die mit Acetal und EPDM kompatibel sind. Die Genauigkeit beträgt ±10 % bei 70 °F und der Messbereich liegt zwischen -10 und 70 °C. Die Totzone beträgt 15 bis 25 % des Einstellwertes. Die Schalter sind mit 1⁄8 NPT oder einem zentralen Auslass für Schläuche mit 1⁄8 Innendurchmesser ausgestattet. Jeder Schalter wird zu 100 % bei hohen und niedrigen Einstellungen sowie bei Prüfdruck getestet.
Der PSW2000 ist ein digitaler Druckschalter mit einem Halbleitersensor. Er ist mit einer vollständig konfigurierbaren Tastatur, einer 3-stelligen roten LED-Anzeige und einem 10-Bit-A/D-Wandler ausgestattet. Zwei Ausgänge sind entweder mit 2 Halbleiterschaltern oder 1 Schalter und 1 Analogausgang kompatibel. Die Genauigkeit beträgt 0,5 % des Skalenendwerts mit einer Wiederholbarkeit von ±0,1 %. Der Prüfdruck beträgt 150 % des Messbereichs. Die Totzone und die Einstellung betragen 0 bis 125 % des Skalenendwerts. Der PSW2000 ist stoß- und vibrationsfest.
Fazit
Druckschalter mit einstellbaren Totzonen ermöglichen Anpassungen für steigende und fallende Sollwerte. Dies kann bei sich ändernden Bedingungen erforderlich sein, um die Genauigkeit und Lebensdauer des Schalters zu optimieren. Bei elektromechanischen Schaltern wird die größte Genauigkeit erreicht, wenn der Schalter im oberen Viertel des Messbereichs betrieben wird, während die Lebensdauer durch den Betrieb im unteren Bereich maximiert wird. Der beste Kompromiss besteht darin, den Schalter in der Mitte zu betreiben. Wenn sich jedoch die Betriebsbedingungen ändern, müssen die Schaltpunkte möglicherweise neu eingestellt werden, um die beste Leistung des Druckschalters aufrechtzuerhalten.
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