Wyłączniki ciśnieniowe są uruchamiane przez ciśnienie pneumatyczne lub hydrauliczne i służą do monitorowania i sterowania pompami, sprężarkami i podobnymi aplikacjami.
W naszym poradniku dowiesz się dokładnie, jak działają przełączniki ciśnieniowe, jakie typy są dostępne i na co należy zwrócić uwagę przy ich zakupie.
Przełączniki ciśnieniowe są niezbędne w pneumatyce i hydraulice. Mogą być używane do monitorowania ciśnienia lub poziomu napełnienia medium, takiego jak powietrze czy olej w układzie pneumatycznym lub hydraulicznym. Reagują, gdy zmienia się ciśnienie medium lub gdy osiągnięte zostanie określone maksymalne lub minimalne ciśnienie i przesyłają odpowiedni sygnał do jednostki sterującej. Przełącznik ciśnieniowy służy do sprawdzania, czy ciśnienie nie przekracza lub nie spada poniżej którejkolwiek z wartości. W ten sposób możliwe jest zapewnienie stałego zakresu ciśnienia w systemie.
Hydrauliczne i pneumatyczne przełączniki są używane głównie w zastosowaniach przemysłowych i procesach inżynierii technologicznej. Można je znaleźć w inżynierii sprzętu i aparatury, a także w zakładowej i mechanicznej.. Przełączniki ciśnieniowe są wykorzystywane do sterowania pompami lub wodociągami domowymi, stanowią integralną część zaworów, sprężarek i kompresorów, a także służą do monitorowania ciśnienia oleju, co jest szczególnie ważne w silnikach spalinowych.
Przełączniki ciśnienia są dostępne w wersji mechanicznej i elektronicznej. Mechaniczne przełączniki ciśnienia posiadają membranę (dla niższych ciśnień) lub tłok (dla wyższych ciśnień) po stronie wejścia pomiarowego. Pod tym względem przypominają one konstrukcję regulatorów ciśnienia. Po drugiej stronie znajduje się wstępnie napięta sprężyna, której naciąg można regulować za pomocą śruby. Mechaniczny przełącznik ciśnienia działa w następujący sposób: podczas gdy ciśnienie robocze po stronie wejścia naciska na membranę (lub tłok), siła sprężyny po drugiej stronie przeciwdziała sile nacisku. Jeśli ciśnienie robocze jest wyższe niż siła sprężyny, membrana zaczyna się poruszać i uruchamia mikroprzełącznik, który otwiera lub zamyka obwód. Gdy ciśnienie robocze spada, membrana i mikroprzełącznik powracają do pierwotnego położenia, a sygnał elektryczny zanika.
Styki w przełączniku ciśnienia można sklasyfikować zgodnie z ich funkcją jako normalnie zamknięte, normalnie otwarte i styki przełączne. Jak sama nazwa wskazuje, styk normalnie zamknięty jest przeznaczony do otwierania obwodu przełączającego, gdy tylko zostanie osiągnięte określone ciśnienie przełączania. Oznacza to, że kontakt zostaje przerwany lub rozłączony. Z kolei styk normalnie otwarty zamyka obwód poprzez nawiązanie połączenia. Styk przełączny może działać zarówno jako styk normalnie zamknięty, jak i styk przekaźnikowy, a zatem spełniać obie funkcje.
Elektroniczne przełączniki ciśnienia są przeciwieństwem mechanicznych przełączników ciśnienia. Mechaniczne modele wykrywają ciśnienie i przełączają sygnały mechanicznie, podczas gdy elektroniczne przełączniki ciśnienia robią to elektrycznie. W tym celu są one wyposażone w elektroniczny przycisk (czujnik), który wykrywa ciśnienie lub jego zmianę i generuje odpowiedni sygnał, który z kolei jest przetwarzany przez elektroniczny mikrokontroler i przekształcany w sygnał przełączający. W rzadkich przypadkach elektroniczne przełączniki ciśnienia są wyposażone w mechaniczny element przełączający, taki jak przekaźnik. Takie konstrukcje mogą być określane jako elektromechaniczne przełączniki ciśnienia.
Wiele elektronicznych przełączników ciśnienia posiada praktyczne funkcje dodatkowe, takie jak przyciski do łatwego ustawiania funkcji lub wyświetlacze pokazujące zmierzone ciśnienie. Konfiguracje często można również wykonać za pomocą specjalnego oprogramowania lub modułów konfiguracyjnych. Obsługa jest zatem bardzo wygodna. Elektroniczne przełączniki nie posiadają ruchomych części mechanicznych, dzięki czemu praktycznie nie ulegają zużyciu i nie wymagają konserwacji. Działają niezawodnie, są wytrzymałe i zaprojektowane do bardzo dużej liczby cykli przełączania. Elektroniczne przełączniki ciśnienia, pomimo swoich zalet, nie zastąpiły jeszcze swoich mechanicznych odpowiedników. Mechaniczne przełączniki ciśnieniowe są bardziej opłacalne, nie wymagają napięcia zasilania i mogą być przełączane dla prądu stałego i przemiennego, a także dla dużych prądów, dlatego nadal są popularne w szczególności w prostych aplikacjach bezpieczeństwa. Niemniej jednak, elektroniczne przełączniki ciśnienia stają się coraz ważniejsze w dziedzinie automatyki.
Zakres ciśnienia przełączającego wyłącznika powinien być przede wszystkim dopasowany do danego zastosowania. Istnieją modele zaprojektowane dla zakresu ciśnienia od -0,15 do 1 bara, ale także takie, które działają w zakresie ciśnienia od 0 do 20 barów. Ważne jest również, aby przełącznik ciśnienia był odpowiedni dla medium roboczego. Niektóre są przeznaczone wyłącznie do sprężonego powietrza, inne do cieczy i gazów. W zależności od tego, jaką funkcję ma pełnić przełącznik, należy również wziąć pod uwagę rodzaj styku (styk NC, styk NO, styk przełączny).
W przypadku wymagających zastosowań istotne mogą być materiał obudowy i membrany, a także maksymalne dopuszczalne ciśnienie w obudowie. W idealnym przypadku przełączniki ciśnienia powinny być odporne na wstrząsy i wibracje, aby mogły działać idealnie nawet w przypadku awarii. W związku ze środowiskiem pracy należy również wziąć pod uwagę stopień ochrony . Dla orientacji: w przemyśle często stosuje się przełączniki ciśnienia o stopniu ochrony IP65 (pyłoszczelne i chronione przed strumieniami wody pod dowolnym kątem) i IP67 (pyłoszczelne i chronione przed czasowym zanurzeniem).
Zaleca się, aby przełącznik ciśnienia nie pracował stale z maksymalną mocą przełączania, ponieważ może to mieć negatywny wpływ na jego żywotność. Zamiast tego, zdolność przełączania powinna być zawsze utrzymywana na jak najniższym poziomie. Dzięki temu przełącznik będzie służył przez długi czas.
Czym jest histereza?
Histereza to termin techniczny określający różnicę między punktami przełączania i resetowania lub ciśnieniem włączania i wyłączania. Ściśle mówiąc, histereza odnosi się do zakresu, w którym rzeczywista wartość może odbiegać od wartości zadanej. Jest ona ograniczona na górze przez wartość maksymalną, a na dole przez wartość minimalną. Przy dużej histerezie wartość rzeczywista może bardziej odbiegać od wartości zadanej, co oznacza, że wymagana jest mniejsza liczba operacji włączania/wyłączania. Z drugiej strony, przy małej histerezie przełącznik musi przełączać się częściej, ponieważ wartość rzeczywista może wahać się tylko w niewielkim zakresie.
Co właściwie oznaczają pojęcia pneumatyki i hydrauliki?
Termin pneumatyka pochodzi od greckiego pneuma „powietrze” i odnosi się do badania wszystkich zastosowań technicznych opartych na powietrzu lub sprężonym powietrzu. Hydraulika (wywodząca się z greckiego hýdor „woda”) różni się od pneumatyki. Jest to nauka o zachowaniu przepływu cieczy. Hydraulika i pneumatyka są częścią technologii płynów, która obejmuje wszystkie procesy, w których siły i przepływy są generowane przy użyciu płynów (gazów lub cieczy).