Wie funktionieren elektronische Druckschalter?

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Was ist/sind Elektronischer Druckschalter? Definition:

Elektronische Druckschalter schließen oder öffnen einen Schaltkontakt sobald ein vorher bestimmter Druck erreicht wird. Elektronische Druckschalter werden häufig bei verfahrenstechnischen und industriellen Prozessen eingesetzt. Der elektronische Druckschalter vereint drei Geräte in sich, einen Drucksensor, eine Druck-Digitalanzeige sowie einen elektronischen Schalter.



Aufbau und Funktionsweise elektronischer Druckschalter

Funktionsweise Druckschalter



Ein elektronischer Druckschalter (kurz: EDS) baut auf einen elektronischen Drucksensor (piezoresistiv oder piezoelektrisch) auf, der einen anliegenden Mediendruck, z.B. ein Gas oder eine Flüssigkeit (in bar oder mbar) in ein elektrisches Signal (in V oder mA) umwandelt.

elektrischer Druckschalter von SUCO
Elektrischer Druckschalter von SUCO

In der Funktion eines elektronischen Schalters können im Gegensatz zu einem Drucktransmitter bzw. Druckmessregler nur zwei Zustände (Ein / AUS) angenommen werden. Sobald ein voreingestellter Druck erreicht wird, öffnet oder schließt ein Schaltkontakt im Druckschalter. Je nach Anwendung und gewünschtem Zustand verwendet man daher einen Öffner- (engl. NC für „normally closed“) oder einen Schließer-Kontakt (engl. NO für „normally open“).

Hersteller und Anbieter

Die Markt- und Wettbewerbslandschaft der elektronischen Druckschalter ist sehr durchdrungen und dicht besiedelt. Unter den Anbietern finden sich zahlreiche internationalen Groß- und Mischkonzernen aus den Bereichen Maschinenbau, Elektrotechnik und Automatisierung wie z.B. ABB Ltd. (Schweiz), Eaton (Irland), Emerson Electric Co. (USA), Danfoss (Dänemark), Parker Hannifin Corp (USA), Bosch Rexroth AG (Deutschland), Honeywell International Inc (USA), Siemens AG (Deutschland) oder Rockwell Automation (USA).

Im Bereich der Sensor- Mess- und Regeltechnik sind international die folgenden großen Unternehmen hervorzuheben: Barksdale Inc. (USA), Schneider Electric (Frankreich), Endress+Hauser (Schweiz), Baumer Group (Schweiz), Huba Control (Schweiz), Trafag (Schweiz). In Deutschland selbst teilen sich das Marktumfeld an elektronischen Druckschalter die folgenden mittelständischen Unternehmen und Konzerne: SUCO, Layer AG, ifm electronic, Pepperl+Fuchs, Turck, Pinter, BD Sensors, WIKA, JUMO, HYDAC und die SICK AG.

Der folgende Abschnitt geht auszugsweise auf das Produktportfolio der elektronischen Druckschalter der Hersteller Trafag AG, SUCO, BD Sensors und WIKA ein

Trafag AG (Schweiz)
Die Trafag AG bietet elektronische Druckschalter in verschiedenen Ausführungen an. Die Typen NAT 8252, NAH 8254, NAR 8258 und EPN-S 8320 werden mit einem oder zwei Schaltausgängen angeboten und decken variable Druckbereiche von 0 bis 600 bar ab. Die verwendete "Dünnfilm-auf-Stahl" Sensortechnoloie bietet dabei eine Schaltpunkt-Genauigkeit von ± 0,3 bis 0,5 % bei 25°C und kann somit in einem breiten Umfeld gängiger Industrieanwendungen, wie z.B. Fahrzeug- und Motorenbau oder Maschinenbau, eingesetzt werden.
Trafag bietet außerdem elektronische Druckschalter mit Anzeige an, die mittels NFC-Schnittstelle über ein Smartphone oder Tablett parametriert werden können. Die Anzeige selbst ist dabei unabhängig vom elektrischen Anschluss um 340° drehbar. Der DPC 8380 basiert auf einer "Dickschicht-auf-Keramik" Messzelle, die speziell für die Anforderungen der Prozess- und Kältetechnik entwickelt und für Druckbereiche von 0,2 bis 100 bar ausgelegt wurde.
SUCO (Deutschland)
SUCO bietet ein breites Produktspektrum elektronischer Druckschalter für nahezu alle Anwendungsbereiche an. Nach dem Baukastenprinzip kann aus einer Vielzahl von Dichtungswerkstoffen, Gewinden und elektrische Anschlüssen gewählt werden, um auch anspruchsvolle Sonderlösungen umsetzen zu können. Die Typen 0500 - 0511 der „Performance“-Serie basieren auf einem Keramiksensor in Dickschichttechnologie, der eine Schaltpunkt-Genauigkeit von ± 0,5 %  bei 25°C garantiert. Dadurch lassen sich Druckbereiche von 0 bis 250 bar bei doppelter Überdruckfestigkeit realisieren. Während die Hysterese in einem Bereich von 3 – 98 % voreingestellt werden kann, können die Schaltpunkte vom Anwender vor Ort eingestellt werden.
Die „High-Performance“ Baureihe (Typen 0530 – 0546) für Druckbereichen bis 600 bar und einer 4-fachen Überdrucksicherheit wurde speziell für Anwendungen der Mobilhydraulik und Prozesstechnik entwickelt, in denen regelmäßige Druckspitzen auftreten. Die einzigartige „Silicon-on-Sapphire“ Sensortechnologie ermöglicht exakte Messungen bei einer Langzeitstabilität und Wiederholgenauigkeit von ±0,1 % (Full Scale) mit den unterschiedlichsten Medientemperaturen (-40°C bis +125°C).
BD Sensors (Deutschland)
Der Fokus von BD Sensors liegt auf der Entwicklung elektronischer Druckschalter mit Anzeige, die mit vielfältigen Software-Features erweitert werden. Neben der Speicherung und Ausgabe des Min/Max-Wertes am PC oder Display selbst sind Schaltpunkte und Hysterese frei konfigurierbar. Optional kann eine Schaltverzögerungszeit eingestellt werden.
Das breitgefächertes Produktportfolio umfasst dabei variable Druckbereiche von 100 mbar (Vakuum) bis 2.200 bar mit bis zu 4 Schaltpunkten. Je nach Anwendung und Industriesektor (Hydraulik / Pneumatik) bietet BD Sensors frontbündige und verschweißte Sensoren aus Edelstahl, Keramik oder Silizium an, die eine Genauigkeiten von ±  0,25 – 1,5 % (Full Scale) aufweisen. Eine Vielzahl der Produkte ist für den EX-Bereich zugelassen.
WIKA (Deutschland)
WIKA hat sich auf die Herstellung von elektronischen Druckschalter mit digitaler Druckanzeige konzentriert. Die Typen PSD-4 bis -31, sowie PSA-31 und PSD-4-ECO decken variable Messbereiche von Vakuum bis 1.000 bar bei einer 2-fachen Überdrucksicherheit ab. Alle Varianten werden optional zur Anbindung an ein Automatisierungssystem mit der I/O-Schnittstelle (IO-Link) angeboten.
Die FDA-konforme Ausführung mit frontbündiger Membran wurde speziell für den Einsatz in der sterilen Verfahrenstechnik sowie der Nahrungsmittel- und Pharmaindustrie entwickelt (PSA-31). Bei der Produktion größerer Stückzahlen überzeugt der PSD-4-ECO mit integriertem Kunststoff-Steckeranschluss, da sich durch die Serienproduktion ökonomische und ökologische Vorteile hinsichtlich Handling und Verpackung ergeben.

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