Erstmalig wird die neue Produktfamilie von elektronischen Schaltern für die Messgrößen Druck, Temperatur und Füllstand von WIKA präsentiert. Auf der Hannover Messe können Interessenten den bereits bewährten Druckschalter PSD-30 (erhältlich seit 2009) mit seinem Familienzuwachs – dem Temperaturschalter TSD-30 und dem Füllstandsschalter LSD-30 erleben. Diese leistungsfähigen Industriegeräte sind optimal geeignet für den Einsatz in der Fluidtechnik im Maschinenbau. Diese und weitere Produktneuheiten von WIKA auf der Hannover Messe (04. – 08. April 2011) sind zu finden in der Halle 11 am Stand C40.
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WIKA Produktneuheiten für Druck, Temperatur und Füllstand auf der Hannover Messe (HMI) 2011
Das Zeitverhalten von Drucksensoren: Wie ist das Zeitverhalten definiert und was ist die Definition der Anstiegszeit?
Das Zeitverhalten von Drucksensoren findet sich in einer Vielzahl variierender Angaben wie z. B. der Ansprechzeit, Einstellzeit oder Ansiegszeit in Spezifikationen oder Datenblättern wieder. Im Allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass die Angabe des Zeitverhaltens die Zeitspanne eines Drucksensors definiert, die das Ausgangssignal nach Änderung eines Druckes benötigt um den nun applizierten Druck anzuzeigen. Die größte praktische Relevanz hat dabei die sogenannte Anstiegszeit.Die Grafik zeigt ein vereinfachtes Schema einer sprunghaften Druckänderung (blau dargestellt) mit zeitlich verzögerter Signaländerung des Drucksensors (rot dargestellt).
IP Schutzarten per Definition
Eine immer wiederkehrende Frage ist, wie denn die sogenannten IP-Schutzarten definiert sind.Die IP Schutzarten stellen ein System zur Verfügung um zu beschreiben wie die Gehäuse von elektrischen Betriebsmitteln geschützt sind.
Tatsächlich beschreibt aber die Norm lediglich, anhand eines maximal 4 stelligen Codes, ob das Gerät gegen das Eindringen von Wasser und Fremdkörpern/Staub geschützt ist, aber nicht eine „Tauglichkeit/Eignung“ für bestimmte Einsatzbedingungen.
Die Abkürzung IP steht übrigens (lt. DIN) für „International Protection“, wird aber im englisch-sprachigen Raum oft mit „Ingress Protection“ übersetzt, was so viel bedeutet wie „Eindringschutz“.
Sachlich betrachtet ist diese Bezeichnung durchaus korrekt, da nur beschrieben wird ob Wasser oder
Festkörper „eindringen“ können.Schutzart IP65 und IP67 gleichzeitig? Der Druckschalter PSD-30 kann’s!
Eine wichtige Datenblattspezifikation für industrielle Messgeräte im Allgemeinen und Drucksensoren im Besonderen ist die sogenannte Schutzart. Ich wurde in diesem Zusammenhang schon öfter auf einen vermeintlichen Schreibfehler im Datenblatt des elektronischen Druckschalters PSD-30 hingewiesen, denn dort steht, dass das Gerät sowohl IP65 als auch IP67 erfülle. Und ja, das ist absolut richtig! Klingt komisch? Ist aber so!Die Erklärung hierfür ist übrigens recht einfach. Sie besteht darin, dass sich die beiden Schutzarten und damit die zugrundeliegenden Tests komplett unterscheiden und die vermeintlich „höhere“ Schutzart IP67 nicht auch gleichzeitig die Schutzart IP65 abdeckt bzw. beinhaltet!
Der PSD-30 wurde für beide Schutzarten ausgelegt und getestet. Nicht nur WIKA- interne Prüfungen belegen dies, sondern auch externe Tests durch unabhängige Prüfinstitute, die zum Beispiel im Rahmen der UL-Zulassung durchgeführte wurden.
Um das „Geheimnis“ der beiden Schutzarten zu lüften, hier nun die technische Erklärung:
Sinn und Zweck einer Belüftungsbohrung bei Drucksensoren
Bei sogen. Relativdruckgeräten wird der Druck immer in Relation zum aktuell vorherrschenden Umgebungsdruck gemessen. Der Umgebungsdruck ist aber keinesfalls konstant. Er ist Orts- bzw. höhenabhängig und er ändert sich mit dem Wetter. (siehe Artikel „Unterschied Relativdruck zu Absolutdruck„)Damit ein Relativdrucksensor also funktionieren kann, muss der (sich ändernde) Umgebungsdruck dem Gerät intern auch zur Verfügung stehen. Man muss den Umgebungsdruck also ins Gerät „hineinlassen“, d. h. das Gerät „belüften“. Wäre ein solches Gerät unbelüftet, dann könnten durch Änderung des Wetters und des Ortes gegenüber dem Abgleich durch den Hersteller ein zusätzlicher Fehler von mehreren Prozent entstehen. Natürlich wird dieser Effekt immer unbedeutender je größer der Nenndruckbereich des Drucksensors im Vergleich zur Änderung des Umgebungsdrucks ist.
Anzeige von elektronischen Druckschaltern: Vorteile 14-Segment im Vergleich zu 7-Segment Displays
Langlebig und robust, sowie eine gute Lesbarkeit sind die Anforderungen an die Anzeige von elektronischen Schaltern, wie z. B. Druckschaltern. Stand der Technik ist typischerweise ein 4-stelliges 7-Segment LED-Display in rot. Allerdings ist insbesondere die Darstellung von Buchstaben der sieben Segmente nur sehr begrenzt möglich und deshalb häufig sehr schlecht lesbar. Buchstaben werden jedoch dringend benötigt, um Parameter im Menü möglichst selbsterklärend darzustellen. Ziel ist das möglichst intuitive Einstellen der wesentlichen Gerätefunktionen, wie z. B. die Druckeinheit- ohne dafür die Betriebsanleitung lesen zu müssen.Da zehn Segmente für Buchstaben keine deutliche Verbesserung darstellen, ist ein 14-Segment Display eine geeignete Lösung mit deutlich besserer Lesbarkeit der Parameter im Setup. Vergleichen Sie selbst …
Einheitliche Farbcodes und Kabelbelegung für Kabellitzen bei Drucksensoren
Warum gibt es eigentlich keine einheitlichen Farbcodes für Kabellitzen bei Drucksensoren? Das ist eine durchaus berechtigte Frage, würden doch einheitliche Litzenfarben vieles vereinfachen. Angefangen von der Kabelvarianz beim Hersteller, über die Dokumentation bis hin zur Installation beim Kunden.Doch leider, wie die Fragestellung schon vermuten lässt, existieren keine einheitlichen Farbcodes. Jeder Hersteller verfolgt hier seine ganz eigene Philosophie, nicht zuletzt auch getrieben durch seine Kunden und Lieferanten. Lediglich auf dem amerikanischen Markt kann man bei einigen Herstellern ansatzweise eine Vorzugsvariante (weiß/schwarz/rot) erkennen.
So bleibt hier nur zu erklären welche „Philosophie“ denn die elektronische Druckmesstechnik bei WIKA verfolgt.
IP Schutzart bei Drucksensoren
Eine recht häufige Ausfallursache von Drucksensoren im Feld ist ein Defekt durch das Eindringen von Feuchtigkeit ins Gerät. In den meisten Fällen ist das auf eine für die Applikation unzureichende IP- Schutzart zurückzuführen. Doch wodurch wird eigentlich die IP- Schutzart bei Drucksensoren bestimmt?Die IP- Schutzart eines Drucksensors hängt maßgeblich von seinem elektrischen Anschluss ab. Dabei sind die Art des elektrischen Anschlusses (Stecker, Kabel, etc.) und die Wahl des passenden Gegensteckers für das Ergebnis ausschlaggebend. Grundsätzlich gilt: das „schwächste“ Glied in der Kette bestimmt die IP- Schutzart.
Spezifikation von Drucksensoren
Wie ist eigentlich ein Drucksensor spezifiziert? Wer selten oder nie Drucksensoren braucht, der wird sich diese Frage bestimmt stellen, wenn er vor der Aufgabe steht einen Drucksensor zu bestellen oder anzufragen. Welche Angaben sind also erforderlich, um einen Drucksensor genau zu beschreiben und die richtige Ausführung aus der Vielzahl von Varianten zu bestimmen?Grundsätzlich wird ein Drucksensor durch seine vier Schnittstellen definiert:
- Messbereich (z. B. 0 … 10 bar)
- Druckanschlussgewinde (z. B. G 1/4 B)
- Ausgangssignal (z. B. 4 … 20 mA)
- Elektrischer Anschluss (z. B. Winkelstecker Form A)
Oftmals ist es noch sinnvoll, zusätzlich eine Genauigkeit anzugeben (falls der gewünschte Typ in verschiedenen Genauigkeitsklassen verfügbar ist).
Drucksensorprinzipien im Vergleich
Das ideale Sensorprinzip gibt es nicht. Eine besonders große Verbreitung und Bedeutung aufgrund ihrer Zuverlässigkeit haben vor allem die resistiven Sensorprinzipien gewonnen. WIKA hat für die elektronische Druckmesstechnik Metall-Dünnfilm-, Keramik-Dickschicht- und piezoresistive Sensoren im Einsatz.Jedes Sensorprinzip hat seine dabei seine spezifischen Vor- und Nachteile im Hinblick auf die realisierbaren Messbereiche, das Verhalten bei Überlast oder das Verhalten unter dem Einfluss sich verändernder Temperatur. Die sorgfältige Analyse der Anforderungen an die Applikation hilft beim Ausschluss der nicht geeigneten Prinzipien.