PROEMTEC GmbH · Projektbeschreibung: Automatische Druckschalterkalibrierung

Beschreibung der verschiedenen (messtechnischen) Aspekte der Kalibrierung von Druckschaltern.

Einführung:

Der Trend auf dem Druckschaltermarkt geht kontinuierlich zu Low-cost-Produkten. Dabei bleiben, bzw. steigen die technischen Forderungen nach Schaltgenauigkeit, Reproduzierbarkeit und Prellverhalten unverändert. Diese Entwicklung, kombiniert mit den immer größer werdenden Stückzahlen (bei niedrigem Preis), machen rationelle Produktions- und Kalibrierverfahren notwendig. Oft wird das Kalibrierverfahren von Hersteller und Anwender gemeinsam definiert; dem Anwender bleibt so lediglich die Stichproben-Eingangsprüfung.

Die rationelle Druckschalterkalibrierung/-prüfung, bei höchster Genauigkeit und Reproduzierbarkeit ist eines der Gebiete, auf der die PROEMTEC GmbH arbeitet.

Problemstellung:

Das Hauptproblem bei der Druckschalterkalibrierung ist, dass konventionelle Referenzdruckquellen, wie Druckwaagen, etc., nur statische Drücke vorgeben können. Auch rechnersteuerbare Druckvorgabegeräte, wie das EPK, sind bei der Druckschalterkalibrierung nicht für alle Anforderungen geeignet. So läßt sich der Refenzdruck nicht wirklich dynamisch ändern. Besonders in kleinsten Druckbereichen (z.B. 0-3 mBar, Druckschalter für die Klimatechnik) ist dieses Verfahren, aufgrund der Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen, nicht mehr einsetzbar.

Ebenso schwierig ist es, die Volumenänderung des Druckschalters, nachdem er seinen Schaltzustand geändert hat, auszugleichen. Druckschalter mit Gummimembrane verändern beim Umschalten beispielsweise ihr Volumen und damit das Volumen des Kalibriersystems. Besonders bei der Parallelprüfung mehrerer Druckschalter gleichzeitig summiert sich diese Volumenänderung ungünstig auf.

Konventionelle (manuelle) Kalibrierverfahren für Druckschalter können nur so genau und reproduzierbar sein, wie derjenige, der kalibriert!
Wechselt das Personal, wechselt die Kalibriergenauigkeit. Dabei sind die, mit entsprechenden Geräten, messbaren Reproduzierbarkeiten auch von Low-cost-Druckschaltern oft besser als die Messgenauigkeit von Primärstandards.

Das Messmittel:

Die Forderung nach einer wirklich dynamischen Druckvorgabe sowie Unempfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse bei hoher Meßgenauigkeit erfüllt das, für die Druckschalterkalibrierung entwickelte System DR III. Beschreibung siehe hier.

Die von Hersteller und Anwender definierten Kalibrierverfahren -Druckprofile- werden durch entsprechende Parameter der DR III Software umgesetzt.

Die Software:

Vorteile: ein Messaufbau; durch Abspeichern des Kalibrierverfahrens (Typvorschriften) sind schnell unterschiedliche Kalibrierverfahren verfügbar (d. h. kurze Rüstzeiten), Rechner- und Gerätegenauigkeit garantieren reproduzierbare Kalibrierungen und selbst bei komplizierten Kalibrierzyklen ist kein besonders geschultes Fachpersonal notwendig.

Durch umfangreiche Plausibilitätsprüfungen, denen der Prüfling vor der Kalibrierung unterzogen wird, kann eine Zerstörung desselben durch Fehlbedienung weitgehend ausgeschlossen werden.

Nach der Kalibrierung wird -falls gewünscht- das Kalibrierprotokoll ausgedruckt. Die Kalibrierdaten jedes Prüflings sind auf Festplatte verfügbar. Mühseliges und zeitraubendes Ausfüllen von Kalibrierprotokollen entfällt.

Schaltverhalten:

Die Qualität eines Druckschalters wird auch durch dessen Schaltverhalten bestimmt. So kann für eine Qualitätsaussage auch die Prellzeit, Umschaltzeit (bei Wechselschaltern) sowie der Übergangswiderstand des Schaltelements herangezogen werden.

Diese Messvielfalt lässt sich rationell nur in einer guten Kombination von Messgerät und Software (PC) realisieren. Der Software kommt daher eine immer größere Bedeutung zu, das Kriterium ist hier die absolute Bedienerfreundlichkeit.

Mit ähnlichen Messaufbauten lassen sich zusätzlich verschiedenste Prüfungen aus dem Bereich der Qualitätssicherung bewerkstelligen.
Beispiele:

Alterungs-, bzw. Langzeitprüfungen, die den Druckschalter tagelang mit verschiedenen Drücken beaufschlagen und dabei die Änderung des Schaltpunktes und der Schaltdifferenz erfassen.
Dichtigkeitsprüfungen des Schalters nach Alterungsprüfung.
Berstdruckprüfung. Siehe auch hier

Fallbeispiel aus der Praxis:

Erstjustierung eines Druckschalters, Qualitätskontrolle vor der Auslieferung.

Erfahrungswerte lieferten die Kenntniss, dass die Druckschalter vor der Justierung, durch mehrfaches hin- und herfahren in einem Druckbereich, gestresst werden müssen, um eine vernünftige Justierung zu gewährleisten.

Prüfablauf: Aus einer Liste von Druckschaltertypen (Software-Typdefinition) wählt der Prüfer den entsprechenden Typ aus und legt damit das Messverfahren fest. Die Drucksensoren werden elektrisch und pneumatisch mit dem DR III verbunden. Die Kalibrierung startet erst wenn der richtige Typ und der Meßbereich noch einmal bestätigt worden sind. Zunächst wird auf korrekte Kontaktierung geprüft. Am Ende findet eine Leckageprüfung statt. Der Regler des DR III wird für eine (durch den Typ festgelegte) Zeit ausgeschaltet und das Programm prüft, ob der Druck konstant bleibt.

Zur Justage wird ein Druck (statisch) vorgegeben. Dabei wird der Schaltzustand optisch und akustisch angezeigt. Denkbar ist auch eine vollautomatische Justierung mittels eines Schrittmotors, der rechnergesteuert den Schaltpunkt, bzw. die Schaltdifferenz justiert. Während zwei Prüfzyklen, in denen jeweils der Druck oberhalb und unterhalb des Sollschaltpunktes langsam steigend und fallend angefahren wird, werden die Istschaltpunkte erfasst und die (Rück-)Schaltdiffernz berechnet. Liegt eine der Messungen ausserhalb der Toleranz, so kann zur Justierung zurückgekehrt werden.

Eventuelle Prellzeitmessung folgt im Anschluss an die Erfassung der Schaltpunkte, dabei werden die Prüflinge mit einem Druckschritt, über den Schaltpunkt hinweggehend, beaufschlagt und das Prellverhalten gemessen. Nach Seriennummerneingabe, Ausdruck, bzw. Speicherung der Daten ist die Prüfung beendet.

Zusammenfassung:

Wie in allen Bereichen der Messtechnik, geht auch in der Druckschalterkalibrierung der Trend zu einem relativ simplen Messaufbau, der erst durch geeignete Software zum leben erwacht. Dadurch sind Kalibrier- oder Testverfahren möglich, die manuell entweder gar nicht oder nur sehr aufwendig zu realisieren wären.

Durch die vollautomatische Kalibrierung wird diese reproduzierbar und vom Prüfer unabhängig. Die Abspeicherung der Kalibrierdatenermöglicht bei Reklamationen oder Produkthaftungsfragen den Zugriff auf die Meßdaten des entsprechenden Prüflings. Dieser Möglichkeit werden sich auch Produzenten von Low-cost-Druckschaltern in Zukunft nicht verweigern können, da ihre Produkte zunehmen auch an kritischen Meßstellen eingesetzt werden.

Die Umstellung von manuellen auf vollautomatische Prüfverfahren wird nicht immer problemlos vonstatten gehen, da sich die Prüfer an einen Computerarbeitsplatz gewöhnen müssen. Der Verkauf wird sich jedoch an die bessere Aussage zur Qualität als Verkaufargument sehr schnell gewöhnen.

Sprechen Sie mit uns; profitieren Sie von unserer Erfahrung.

Projektbeschreibung: Automatische Druckschalterkalibrierung

Inhaltsangabe: