Verstehen der Totzone eines Druckschalters
Abbildung 1: Druckschalter
Bei der Wahl des richtigen Druckschaltertyps ist es wichtig zu verstehen, wie sich die Totzone eines Druckschalters auf dessen Funktion auswirkt. Die Totzone verhindert, dass der Druckschalter ständig die Schalterstellung wechselt, wodurch die von ihm gesteuerten Geräte beschädigt werden könnten. Die Wahl der richtigen Totzone ist daher auch eine wirtschaftliche Entscheidung. Je nach Art des Druckschalters kann die Totzone fest oder innerhalb eines Bereichs wie bei mechanischen Druckschaltern oder über den gesamten Bereich der gemessenen Druckwerte wie bei elektronischen Druckschaltern einstellbar sein.
Inhaltsübersicht
- Totzone eines Druckschalters
- Deadband-Arbeitsprinzip
- Merkmale
- Bestimmung des Totzonenbereichs eines Druckschalters
- Auswahlkriterium
Totzone eines Druckschalters
Der Begriff "Totzone" wird bei Druckschaltern verwendet und bezeichnet die Druckdifferenz zwischen dem Sollwert (dem Druck, bei dem der Schalter aktiviert wird) und dem Rücksetzpunkt (dem Druck, bei dem der Schalter deaktiviert wird). Er wird manchmal austauschbar mit den Begriffen "Differenz" oder "Hysterese" eines Druckschalters verwendet. Der Hauptzweck einer Totzone bei Druckschaltern besteht darin, ein Flattern des Schalters zu verhindern, indem ein Schwellenwert für das Schließen und Öffnen der elektrischen Verbindung eingeführt wird. Damit ein Druckschalter richtig funktioniert, muss er daher eine Totzone haben.
Deadband-Arbeitsprinzip
Abbildung 2: Die Auswirkung von Druckschwankungen auf den Schalterstatus. Sollwert (A), Rückschaltpunkt (B), Totzone (C), Druck (D), Ein/Ausschalten (E)
Das Prinzip der Totzone eines Druckschalters ist recht einfach. Wie in Abbildung 1 dargestellt, ändern die Schwankungen der Druckwerte den Zustand des Schalters erst, wenn der Sollwert erreicht ist. Der Schalter bleibt in der Stellung EIN, bis der Druck unter den Rücksetzpunkt fällt.
Zum Beispiel: Stellen Sie sich einen Flüssigkeitsbehälter vor, der seinen Inhalt einem Prozessstrom zuführt. Das System verlangt, dass die Pumpe stoppt, wenn der Druck über dem Sollwert liegt. Wenn der Druck wieder unter den Rücksetzpunkt fällt, wird er wieder hochgefahren, bis er wieder über dem Sollwert liegt.
Ohne Totzone schaltet der Schalter die Pumpe kontinuierlich ein und aus, wenn der gemessene Druck über oder unter dem Sollwert liegt. Dies ist ein unerwünschter Zustand, der die Pumpe beschädigen kann. Durch die Einstellung einer Totzone (oder eines Rücksetzpunkts) wird eine Differenz zwischen dem Stoppen der Pumpe und dem Starten der Pumpe geschaffen. Diese einfache Lösung verhindert das ständige An- und Abschalten der Pumpe und verlängert so ihre Lebensdauer.
Ein weiteres Beispiel ist der Versuch, aus Sicherheitsgründen zu verhindern, dass die Saugseite eines Kompressors unterhalb der atmosphärischen Bedingungen arbeitet. Der Sollwert ist 1 bar (14,5 psi) und der Rücksetzpunkt ist 1,5 bar (21,7 psi). Die Totzone beträgt daher 0,5 bar (7,2 psi). Bei dieser Konfiguration hört der Kompressor auf zu arbeiten, wenn der Druck auf der Saugseite unter 1 bar (14,5 psi) sinkt, und beginnt erst zu arbeiten, wenn der Druck über 1,5 bar (21,7 psi) steigt.
Merkmale
Es gibt zwei Haupttypen von Druckschaltern: Der mechanische Druckschalter (manchmal auch elektromechanischer Druckschalter genannt) und der elektronische Druckschalter (oft auch Festkörperdruckschalter genannt).
Mechanischer Druckschalter
Der mechanische Druckschalter wird durch verschiedene Druckmessprinzipien aktiviert, z. B. durch eine verschweißte Metallmembran, Rohrfedern, eine Elastomermembran auf einem Kolben, einen direkten Kolben usw. Die Robustheit des Druckmessprinzips bestimmt den Arbeitsbereich und die möglichen Totzonenwerte des Druckschalters. Die direkten Kolbendruckschalter haben große Totzonen, während Membran- und Rohrfederdruckschalter begrenzte Totzonen haben. Die Totzonen für mechanische Druckschalter werden durch am Schalter angebrachte Drehknöpfe eingestellt, sind aber oft vom Hersteller festgelegt oder linear mit dem Sollwert einstellbar.
Elektronischer Druckschalter
Der elektronische Druckschalter wird durch ein druckempfindliches Element aktiviert, ähnlich wie bei Drucktransmittern. Sie sind recht starr und haben die Möglichkeit, analoge Signale an ein Steuergerät zu senden. Die Totzone eines elektronischen Druckschalters deckt den gesamten Arbeitsbereich des Druckschalters ab und kann über digitale Anzeigen am Schalter oder an einem Steuergerät eingestellt werden.
Auswahl der Totzone
Anwendungen mit Steuerlogik erfordern in der Regel breitere Totzonen als Druckschalter, die einen Alarm auslösen oder einen gefährlichen Betriebszustand verhindern sollen. Ein breiteres Totband kann nützlich sein, um eine Pumpe zu steuern, während ein schmales Totband ausreicht, um einen Kompressor daran zu hindern, unter atmosphärischen Bedingungen zu arbeiten.
Bestimmung des Totzonenbereichs eines Druckschalters
Es ist wichtig, daran zu denken, dass die Totzone manchmal als Differenz oder Hysterese eines Druckschalters bezeichnet wird. Bei den meisten mechanischen Druckschaltern wird der Totzonenwert in einem Prozentbereich angegeben, in der Regel 10 - 30 %. Dieser prozentuale Bereich bedeutet, dass die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Rücksetzpunkt zwischen 10 und 30 % unter dem Sollwert liegen kann. Mit anderen Worten: Wenn ein Sollwert 10 ist, kann der Rücksetzpunkt zwischen 7 und 9 liegen. Im Handbuch des Druckschalters ist angegeben, ob die Totzone einstellbar ist und wie sie eingestellt werden kann.
Auswahlkriterium
- Anwendung: Ist eine enge oder eine breite Totzone erforderlich? Für Steuerungszwecke ist in der Regel ein breiteres Totband ausreichend, während für Sicherheitszwecke in der Regel ein schmales Totband erforderlich ist.
- Einstellbarkeit im Feld: Handelt es sich um eine feste, vom Hersteller festgelegte Totzone, die vor Ort oder über einen Controller eingestellt werden kann?
- Breites einstellbares Totband: Ist der Bereich der Totzone für Ihre Anwendung geeignet?
- Unabhängige Einstellungen für Sollwert und Rücksetzpunkt: Können der Sollwert und der Rücksetzpunkt unabhängig voneinander eingestellt werden oder sind sie linear voneinander abhängig?
- Minimale und maximale Totzone: Gibt es eine Mindesttotbandeinstellung, bei deren Über- oder Unterschreitung die Druckschaltersteuerung nicht mehr konsistent ist?
