Abbildung-Schaltzustand-Diagramm mit definierter Hysterese

Schalter jeder Bauart beinhalten generell die Schaltfunktion Hysterese, ob mechanisch oder elektronisch, für die Messgröße Druck, Temperatur, Füllstand oder Durchfluss. Unter einer Hysterese versteht man im Allgemeinen die Differenz aus Schaltpunkt und Rückschaltpunkt.

Die Hysterese im Falle mechanischer Schalter ist üblicherweise vom Hersteller vordefiniert und im Falle elektronischer Schalter häufig frei konfigurierbar. Die Schaltfunktion Hysterese ist die meistbekannte und meistgenutzte Schaltfunktion eines Schalters. Eine Hysterese ist grundsätzlich unverzichtbar, denn falls Schalt- und Rückschaltpunkt auf den identischen Wert festgelegt wären, so würde das zu steuernde System in Schwingung versetzt und somit instabil werden.

Stellen wir dies anhand eines praktischen Beispiels dar:

Ein Druckschalter überwacht eine Pumpe zur Trinkwasserförderung. Dieser Druckschalter soll bei Überschreiten eines Druckes von 6 bar (Schaltpunkt) den Schaltausgang aktivieren und zu einem Stopp der Pumpe führen. Bei einem auf den Pumpenstopp nun folgenden Unterschreiten des Druckes von 6 bar (Rückschaltpunkt) soll der Schaltausgang wieder deaktiviert werden und die Pumpe erneut starten. Stellt man sich nun einen kontinuierlichen Prozess vor, so wird die Pumpe in schneller Abfolge ein- und ausschalten (siehe Abb. 1). Dies führt zu Instabilität, Verschleiß und nicht zuletzt frühzeitigem Ausfall der Pumpe.

Abb 1 Druck-Schaltzustand-Diagramm mit Schaltpunkt

Abbildung 1: Druck-Schaltzustand-Diagramm mit Schaltpunkt

Abb 2 Druck-Schaltzustand-Diagramm mit definierter Hysterese

Abbildung 2: Druck-Schaltzustand-Diagramm mit definierter Hysterese

Um also eine Oszillation des Systems zu vermeiden, benötigt man eine dem Prozess angepasste Einstellung der Schalt- und Rückschaltpunkte, sprich eine definierte Hysterese, um einen stabilen Regelkreis zu realisieren (siehe Abb. 2). Mechanische Schalter besitzen bedingt durch ihren konstruktiven Aufbau eine vordefinierte Schalthysterese, die in der Herstellerspezifikation zu finden ist. Diese liegt in der Regel bei 10-20 % des eingestellten Schaltpunktes (z. B. 10 bar Schaltpunkt -> 1 bar Hysterese). Ausnahmen bilden mechanische Druckschalter, bei denen die Hysterese eingestellt werden kann. Bei einem elektronischen Schalter ist die Hysterese in der Regel nahezu über den gesamten Messbereich frei konfigurierbar, mittels einer externen Software, einem Konfigurationsmodul oder über ein integriertes Display mit Bedientasten.

(Druck-)Schalter erfüllen in einer Vielzahl von Anwendungen eine Sicherheitsfunktion und dienen oftmals als redundante Überwachung eines kritischen Schwellwertes. Die Hysterese ist aufgrund ihrer einfachen Anwendbarkeit und als einzigmögliche Schaltfunktion für mechanische Schalter die meistgenutzte Schaltfunktion in industriellen Applikationen. In spezifischen Applikationen findet heute oftmals auch die Schaltfunktion Fenster Anwendung, diese ist jedoch ausschließlich mittels elektronischer Schalter einsetzbar.

Ihr Ansprechpartner berät Sie gerne bei der Selektion eines geeigneten Druckschalters.



Kommentar verfassen