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Mechanischer oder elektronischer Druckschalter: Unterschiede und Auswahl

Veröffentlicht am von Lukas Achtelik
Mechanischer WIKA PSM 520 Druckschalter zur Drucküberwachung an einer industriellen Pumpenanlage
→ Produktkategorie: Druckschalter

 

Bei einer Anfrage nach einem Druckschalter ist häufig zunächst nur der gewünschte Schaltpunkt bekannt. Für eine zuverlässige Auswahl reicht diese Angabe jedoch nicht aus. Ein mechanischer Druckschalter arbeitet mit einem beweglichen Druckelement und einem elektrischen Kontakt. Ein elektronischer Druckschalter erfasst den Druck über eine Messzelle und verarbeitet das Signal elektronisch.

Beide Ausführungen können Pumpen, Kompressoren, Hydrauliksysteme oder Prozessanlagen überwachen. Sie unterscheiden sich jedoch deutlich bei Anzeige, Parametrierung, Schalthäufigkeit, Diagnose, Versorgung, elektrischer Anbindung und Kosten.

Die elektronische Ausführung ist nicht automatisch besser und die mechanische Lösung nicht grundsätzlich veraltet. Entscheidend ist, welche Funktion der Druckschalter innerhalb der Anlage tatsächlich übernehmen soll.

Inhaltsverzeichnis

Welche Aufgabe erfüllt ein Druckschalter?

Ein Druckschalter überwacht einen definierten Druckwert und ändert beim Erreichen dieses Wertes den Zustand eines elektrischen Ausgangs.

Typische Funktionen sind:

  • Pumpe bei zu niedrigem Druck einschalten,
  • Kompressor bei erreichtem Ausschaltdruck stoppen,
  • Maschine erst bei ausreichendem Spanndruck freigeben,
  • Alarm bei Druckverlust auslösen,
  • Maximaldruck überwachen,
  • Filterverschmutzung über Differenzdruck erkennen,
  • Ventil oder Koppelrelais ansteuern,
  • Druckzustand an eine SPS melden.

Der Druckschalter misst dabei nicht zwingend einen kontinuierlichen Druckwert für ein Leitsystem. Seine Hauptaufgabe ist zunächst die Grenzwertüberwachung.

Soll zusätzlich der vollständige Druckverlauf übertragen, gespeichert oder visualisiert werden, wird entweder ein elektronischer Druckschalter mit Analogausgang beziehungsweise digitaler Schnittstelle oder ein separater Drucktransmitter benötigt.

Wie funktioniert ein mechanischer Druckschalter?

Bei einem mechanischen Druckschalter wirkt der Prozessdruck auf ein bewegliches Messelement. Je nach Druckbereich und Bauart kann dies beispielsweise sein:

  • eine Membran,
  • ein Kolben,
  • ein Balg,
  • eine Rohrfeder.

Die Bewegung des Messelements wird gegen eine Federkraft übertragen. Sobald der eingestellte Druck erreicht ist, betätigt die Mechanik einen Mikroschalter oder einen anderen elektrischen Kontakt.

Der Schaltpunkt wird je nach Ausführung über eine Einstellschraube, eine Feder oder einen Einstellmechanismus im Gehäuse verändert.

Typische Merkmale mechanischer Druckschalter sind:

  • keine Hilfsenergie für die Druckerfassung erforderlich,
  • direkter elektrischer Kontakt,
  • häufig potenzialfreier Öffner, Schließer oder Wechsler,
  • robuster und übersichtlicher Aufbau,
  • mechanisch vorgegebene oder einstellbare Schaltdifferenz,
  • meist keine digitale Druckanzeige,
  • keine digitale Parametrierung oder Diagnose.

Der mechanische Aufbau ist besonders interessant, wenn eine einfache Grenzwertfunktion unabhängig von einer elektronischen Signalverarbeitung benötigt wird.

Wie funktioniert ein elektronischer Druckschalter?

Ein elektronischer Druckschalter besitzt eine Druckmesszelle. Diese wandelt den anliegenden Druck zunächst in ein elektrisches Sensorsignal um. Die interne Elektronik verarbeitet das Signal und vergleicht den Messwert mit den eingestellten Schaltgrenzen.

Je nach Gerät können zur Druckerfassung beispielsweise keramische, piezoresistive oder metallische Dünnfilm-Messzellen eingesetzt werden.

Das Ergebnis wird über einen oder mehrere elektronische Ausgänge ausgegeben. Typische Funktionen sind:

  • PNP- oder NPN-Schaltausgang,
  • ein oder zwei frei parametrierbare Schaltpunkte,
  • einstellbare Hysterese,
  • Fensterfunktion,
  • Schaltverzögerung,
  • Digitalanzeige,
  • Min.-/Max.-Speicher,
  • Analogausgang,
  • IO-Link oder eine andere digitale Schnittstelle.

Elektronische Druckschalter benötigen eine Versorgungsspannung. Sie werden häufig direkt an einen digitalen SPS-Eingang angeschlossen.

Mechanische und elektronische Druckschalter im Vergleich

Kriterium Mechanischer Druckschalter Elektronischer Druckschalter
Messprinzip Membran, Kolben, Balg oder Rohrfeder betätigt einen Kontakt Elektronische Druckmesszelle mit Signalverarbeitung
Hilfsenergie Für die Druckerfassung nicht erforderlich Erforderlich
Ausgang Meist mechanischer Öffner, Schließer oder Wechsler Meist PNP, NPN, Push-Pull, Analogsignal oder IO-Link
Anzeige Üblicherweise keine Je nach Ausführung integrierte Digitalanzeige
Parametrierung Mechanisch am Gerät Über Tasten, Display, Software oder IO-Link
Hysterese Fest, mechanisch bedingt oder begrenzt einstellbar Meist frei innerhalb zulässiger Grenzen einstellbar
Mehrere Schaltpunkte Nur bei entsprechender Kontakt- oder Geräteausführung Häufig zwei unabhängig parametrierbare Ausgänge
Diagnose Begrenzt auf Kontakt- und Druckprüfung Je nach Gerät Status-, Fehler- und Prozessinformationen
Schalthäufigkeit Kontaktverschleiß berücksichtigen Elektronische Ausgänge für häufiges Schalten geeignet
Integration Einfache elektrische Schaltung oder Relaislogik SPS, Leitsystem, IO-Link und automatisierte Parametrierung
Typischer Vorteil Einfache, robuste Grenzwertüberwachung Flexible Einstellung, Anzeige und Automatisierungsintegration

Schaltpunkt, Rückschaltpunkt und Hysterese

Unabhängig von der Geräteart muss zwischen Schaltpunkt und Rückschaltpunkt unterschieden werden.

Beispiel für eine Maximaldrucküberwachung:

  • Schaltpunkt bei steigendem Druck: 8 bar,
  • Rückschaltpunkt bei fallendem Druck: 7 bar,
  • Hysterese beziehungsweise Schaltdifferenz: 1 bar.

Die Hysterese verhindert, dass der Ausgang bei kleinen Druckschwankungen ständig ein- und ausschaltet.

Bei mechanischen Druckschaltern entsteht die Schaltdifferenz durch die Mechanik des Messelements, der Feder und des Mikroschalters. Je nach Ausführung ist sie fest, vom eingestellten Schaltpunkt abhängig oder innerhalb eines bestimmten Bereichs veränderbar.

Bei elektronischen Druckschaltern können Schalt- und Rückschaltpunkt häufig getrennt eingestellt werden. Dadurch lässt sich die Hysterese gezielt an die Anlage anpassen.

Eine sehr kleine Hysterese ermöglicht eine enge Druckregelung, kann bei pulsierenden Anlagen aber zu häufigem Schalten führen. Eine große Hysterese reduziert die Schalthäufigkeit, vergrößert jedoch den Druckbereich zwischen Ein- und Ausschalten.

Mechanischer Kontakt, PNP, NPN und Relais unterscheiden

Mechanischer Kontakt

Mechanische Druckschalter besitzen häufig einen Mikroschalter mit Öffner-, Schließer- oder Wechslerfunktion. Der Kontakt kann je nach Ausführung potenzialfrei sein.

Die zulässige Schaltleistung muss zur angeschlossenen Last passen. Zu prüfen sind:

  • Schaltspannung,
  • Schaltstrom,
  • Wechsel- oder Gleichspannung,
  • ohmsche oder induktive Last,
  • Einschaltstrom,
  • Schalthäufigkeit.

Ein hoher aufgedruckter Kontaktstrom gilt häufig nur für eine ohmsche Last. Magnetventile, Schütze und Relais erzeugen beim Abschalten Spannungsspitzen und können eine Schutzbeschaltung oder ein Koppelrelais erfordern.

PNP-Ausgang

Ein PNP-Ausgang schaltet die positive Versorgungsspannung auf den SPS-Eingang. Diese Ausgangsart ist in vielen europäischen Maschinensteuerungen verbreitet.

NPN-Ausgang

Ein NPN-Ausgang schaltet den Strom gegen 0 V. Steuerung, Bezugspotenzial und Eingangsschaltung müssen dafür geeignet sein.

Relaisausgang

Einige elektronische Druckschalter besitzen einen Relaisausgang. Dieser kann eine potenzialfreie Trennung ermöglichen, besitzt aber wie jeder mechanische Kontakt eine begrenzte Schaltlebensdauer.

Die Begriffe PNP, NPN und Relais beschreiben die elektrische Ausgangsart. Öffner, Schließer und Fensterfunktion beschreiben dagegen die gewünschte Schaltlogik.

Versorgungsspannung und Verhalten bei Spannungsausfall

Ein mechanischer Druckschalter benötigt für die mechanische Druckerfassung keine Hilfsenergie. Sein Kontakt wird unmittelbar durch die Druckmechanik betätigt.

Der angeschlossene Melde- oder Laststromkreis benötigt jedoch weiterhin eine elektrische Versorgung.

Ein elektronischer Druckschalter benötigt dagegen eine definierte Betriebsspannung, häufig aus dem 24-V-DC-Netz der Maschine. Ohne diese Versorgung stehen weder Messwert noch Schaltausgang zur Verfügung.

Bei der Planung muss deshalb festgelegt werden, wie die Steuerung folgende Zustände erkennt:

  • normaler Prozessdruck,
  • Druckgrenze erreicht,
  • Versorgung des Druckschalters ausgefallen,
  • Leitung unterbrochen,
  • Sensorfehler,
  • Kurzschluss am Ausgang.

Eine Öffnerlogik kann die Erkennung bestimmter Leitungsunterbrechungen erleichtern. Sie ersetzt jedoch keine vollständige Bewertung der Verdrahtung und des Fehlerverhaltens.

Genauigkeit und Wiederholbarkeit bewerten

Bei Druckschaltern ist nicht nur die allgemeine Messgenauigkeit relevant. Entscheidend ist, wie genau und wiederholbar der tatsächliche Schaltpunkt erreicht wird.

Zu unterscheiden sind:

  • Schaltpunktgenauigkeit,
  • Wiederholgenauigkeit,
  • Hysterese,
  • Temperatureinfluss,
  • Langzeitdrift,
  • Auflösung der Einstellung,
  • Reaktionszeit.

Mechanische Druckschalter sind für viele betriebliche Überwachungsaufgaben ausreichend genau. Ihr Schaltpunkt kann jedoch stärker durch Feder, Mechanik, Temperatur und Verschleiß beeinflusst werden.

Elektronische Druckschalter ermöglichen abhängig vom Gerät häufig eine feinere Einstellung und eine bessere Reproduzierbarkeit. Die tatsächlichen Werte müssen trotzdem anhand des jeweiligen Datenblatts geprüft werden.

Eine gut ablesbare Digitalanzeige ist kein Beweis für eine entsprechend hohe Schaltgenauigkeit. Anzeigeauflösung, Messabweichung und Schaltpunkttoleranz sind unterschiedliche Angaben.

Schalthäufigkeit und Lebensdauer

Bei jedem mechanischen Schaltvorgang werden Kontakte und Betätigungsmechanik beansprucht. Die elektrische Lebensdauer hängt stark von der angeschlossenen Last ab.

Besonders belastend sind:

  • hohe Schaltströme,
  • induktive Lasten,
  • häufige Schaltspiele,
  • Kontaktprellen,
  • unzureichende Funkenlöschung,
  • starke Vibration.

Elektronische Transistorausgänge besitzen keine mechanisch verschleißenden Schaltkontakte. Sie sind deshalb häufig vorteilhaft bei kurzen Maschinenzyklen und hoher Schalthäufigkeit.

Auch ein elektronischer Druckschalter ist jedoch nicht unbegrenzt belastbar. Maximaler Ausgangsstrom, Kurzschlussverhalten, Umgebungstemperatur und elektrische Schutzmaßnahmen müssen eingehalten werden.

Schaltet eine Pumpe oder ein Kompressor ungewöhnlich häufig, sollte nicht nur der Druckschalter bewertet werden. Mögliche Ursachen sind auch:

  • zu kleine Hysterese,
  • zu kleiner Druckspeicher,
  • falscher Speichervordruck,
  • Leckage,
  • starke Druckpulsation,
  • ungeeigneter Schaltpunkt.

Druckspitzen, Pulsation und Überlast

Der normale Betriebsdruck ist nicht zwangsläufig der höchste Druck, der am Druckschalter auftritt. Pumpen, Ventile, schnelle Schließvorgänge und hydraulische Zylinder können kurze Druckspitzen erzeugen.

Diese Spitzen können:

  • das Messelement mechanisch überlasten,
  • den Schaltpunkt kurzfristig überschreiten,
  • Fehlschaltungen auslösen,
  • die Langzeitstabilität verschlechtern,
  • Membran oder Messzelle beschädigen.

Für die Auswahl sind deshalb mindestens drei Druckwerte erforderlich:

  • normaler Betriebsdruck,
  • gewünschter Schaltpunkt,
  • maximal möglicher Druck einschließlich Spitzen.

Je nach Anlage können ein Druckstoßminderer, eine Drossel, eine Messleitung oder eine gedämpfte Anschlussstelle sinnvoll sein. Jede Dämpfung verlangsamt jedoch gleichzeitig die Reaktion des Druckschalters.

Vibration, Schock und Einbausituation

Druckschalter werden häufig direkt an Pumpen, Kompressoren oder Hydraulikaggregaten montiert. Dort wirken neben dem Druck auch Vibrationen, mechanische Stöße und Temperaturschwankungen.

Bei mechanischen Druckschaltern können starke Vibrationen zu folgenden Problemen führen:

  • Kontaktflattern,
  • Verstellen des Schaltpunkts,
  • Ermüdung mechanischer Bauteile,
  • Lockerung elektrischer Anschlüsse.

Elektronische Geräte können ebenfalls durch Vibration, beschädigte Steckverbinder oder Leiterplattenbelastungen beeinträchtigt werden.

Bei kritischen Einbausituationen sollte geprüft werden:

  • zulässige Vibrations- und Schockbelastung,
  • zulässige Einbaulage,
  • Abstützung des Geräts,
  • Montage über eine flexible Messleitung,
  • Zugentlastung des Anschlusskabels,
  • Abstand zu heißen Anlagenteilen.

Anzeige und Parametrierung

Ein mechanischer Druckschalter besitzt normalerweise keine Anzeige des aktuellen Prozessdrucks. Der Schaltpunkt wird anhand einer Skala eingestellt oder muss mit einem Referenzgerät geprüft werden.

Ein elektronischer Druckschalter mit Display kann dagegen:

  • den aktuellen Druck anzeigen,
  • Schalt- und Rückschaltpunkt darstellen,
  • die gewählte Druckeinheit anzeigen,
  • Min.- und Max.-Werte speichern,
  • Schaltzustände über LEDs darstellen,
  • Fehler- oder Übersteuerungszustände melden.

Die Vor-Ort-Anzeige erleichtert Inbetriebnahme und Fehlersuche. Sie ersetzt jedoch nicht die Dokumentation der Einstellungen in Stromlaufplan, SPS-Programm oder Prüfmittelverwaltung.

Bei frei parametrierbaren Geräten sollte zusätzlich ein Schutz gegen unbeabsichtigte Änderungen vorgesehen werden, beispielsweise über Passwort, Tastensperre oder zentrale Parametrierung.

Diagnose und Fehlersuche

Bei einem mechanischen Druckschalter wird die Funktion typischerweise durch kontrollierte Druckerzeugung und gleichzeitige Kontaktmessung geprüft.

Dabei werden ermittelt:

  • tatsächlicher Schaltpunkt,
  • tatsächlicher Rückschaltpunkt,
  • Hysterese,
  • Kontaktzustand,
  • Wiederholbarkeit.

Bei einem elektronischen Druckschalter können zusätzlich folgende Bereiche separat geprüft werden:

  • Versorgungsspannung,
  • Druckanzeige,
  • Schaltausgang,
  • Analogausgang,
  • Parametrierung,
  • IO-Link-Kommunikation,
  • Diagnosemeldungen.

Ein angezeigter Druckwert beweist nicht automatisch, dass die SPS den Schaltausgang korrekt verarbeitet. Umgekehrt kann ein korrektes SPS-Signal vorliegen, obwohl der Druckwert des Sensors abweicht.

IO-Link ermöglicht die digitale Kommunikation zwischen Sensor beziehungsweise Druckschalter und einem IO-Link-Master.

Abhängig vom Gerät können darüber übertragen werden:

  • aktueller Prozessdruck,
  • Schaltzustände,
  • Gerätestatus,
  • Fehlermeldungen,
  • Min.- und Max.-Werte,
  • Gerätekennung,
  • Parametrierwerte.

Ein wichtiger Vorteil ist die zentrale Parametrierung. Beim Austausch eines Geräts können gespeicherte Parameter je nach Automatisierungskonzept auf das Ersatzgerät übertragen werden.

IO-Link ist besonders sinnvoll, wenn:

  • viele gleichartige Sensoren eingesetzt werden,
  • Schaltpunkte regelmäßig angepasst werden,
  • Diagnoseinformationen in der SPS benötigt werden,
  • Varianten und Einstellungen dokumentiert werden sollen,
  • vorausschauende Instandhaltung geplant ist.

Für eine einzelne einfache Pumpensteuerung kann IO-Link dagegen unnötigen Integrationsaufwand verursachen. Dann kann ein klassischer mechanischer Kontakt oder ein einfacher PNP-Ausgang wirtschaftlicher sein.

Schaltausgang und Analogsignal kombinieren

Einige elektronische Druckschalter liefern zusätzlich zum binären Schaltsignal einen kontinuierlichen Ausgang wie 4–20 mA oder 0–10 V.

Damit können zwei Funktionen kombiniert werden:

  • Schaltausgang für Freigabe, Alarm oder Abschaltung,
  • Analogausgang für Druckanzeige, Trendaufzeichnung oder Regelung.

Diese Kombination ist sinnvoll, wenn die Grenzwertbildung direkt im Druckschalter erfolgen soll, die SPS aber zusätzlich den vollständigen Druckwert benötigt.

Zur Prüfung einer 4–20-mA-Messkette kann ein UPS4E Stromschleifen-Kalibrator verwendet werden. Damit lassen sich der Ausgangsstrom messen und definierte Stromwerte in den SPS-Eingang einspeisen.

Die Simulation des Analogsignals prüft nicht die Druckmesszelle oder die realen Schaltpunkte. Dafür muss ein definierter Druck erzeugt und mit einer geeigneten Druckreferenz verglichen werden.

Medium, Werkstoffe und Prozessanschluss

Mechanisches oder elektronisches Funktionsprinzip allein entscheidet nicht über die Eignung für das Medium.

Zu prüfen sind:

  • Flüssigkeit oder Gas,
  • chemische Beständigkeit,
  • Viskosität,
  • Verschmutzung und Partikel,
  • Prozesstemperatur,
  • Dichtungswerkstoff,
  • Werkstoff des Druckanschlusses,
  • Werkstoff des Messelements,
  • frontbündiger oder innenliegender Druckkanal.

Ein kleiner Druckkanal kann bei zähflüssigen oder kristallisierenden Medien verstopfen. In solchen Fällen können ein frontbündiger Anschluss oder ein Druckmittler erforderlich sein.

Auch der Prozessanschluss muss zur Anlage passen. Gewindeart, Dichtprinzip, Einbaulage und zulässiges Anzugsmoment sind zu beachten.

Temperatur, Schutzart und Ex-Bereich

Der Druckschalter muss nicht nur zum Prozessdruck, sondern auch zur Umgebung passen.

Wichtige Angaben sind:

  • Umgebungstemperatur,
  • Messstofftemperatur,
  • Schutzart,
  • Feuchtigkeit und Kondensation,
  • Außen- oder Innenmontage,
  • Reinigungsprozesse,
  • elektromagnetische Störungen,
  • explosionsgefährdeter Bereich.

In Ex-Bereichen darf nicht allein aufgrund des mechanischen Funktionsprinzips davon ausgegangen werden, dass ein Gerät eingesetzt werden darf. Gehäuse, elektrischer Kontakt, Kabelverschraubung, Temperaturbereich und Ex-Kennzeichnung müssen vollständig zur Zone und Anwendung passen.

Für hohe Messstofftemperaturen kann eine Messleitung, ein Kühlelement oder eine andere thermische Entkopplung erforderlich sein.

Grenzen bei Sicherheitsfunktionen

Ein normaler Druckschalter ist nicht automatisch ein geeigneter Druckwächter oder Sicherheitsdruckbegrenzer.

Für sicherheitsrelevante Funktionen müssen unter anderem bewertet werden:

  • vorgesehene Sicherheitsfunktion,
  • erforderliche Zulassung,
  • automatische oder manuelle Rückstellung,
  • Verriegelung nach dem Auslösen,
  • Ausfallverhalten,
  • Manipulationsschutz,
  • Prüfintervall,
  • gesamte Abschaltkette.

Dies betrifft beispielsweise bestimmte Anwendungen mit:

  • Dampf und Heißwasser,
  • Brenngasen,
  • Flüssiggas,
  • flüssigen Brennstoffen,
  • Druckbehältern,
  • gesetzlich oder normativ geregelten Schutzfunktionen.

Eine elektronische Anzeige, ein Passwort oder eine hohe Messgenauigkeit ersetzen keine erforderliche Zulassung als Sicherheitsgerät.

Anschaffungskosten und Gesamtaufwand

Mechanische Druckschalter besitzen häufig einen geringeren Geräte- und Integrationsaufwand. Für eine einfache Kontaktfunktion kann dies die wirtschaftlichste Lösung sein.

Bei der Kostenbewertung sollten jedoch nicht nur die Anschaffungskosten betrachtet werden.

Kostenfaktor Mechanischer Druckschalter Elektronischer Druckschalter
Gerätepreis Bei einfachen Ausführungen häufig geringer Durch Anzeige und Elektronik häufig höher
Parametrierung Mechanische Einstellung und Druckprüfung erforderlich Einfach über Display oder zentral möglich
SPS-Anbindung Gegebenenfalls Koppelrelais erforderlich Direkte Anbindung an digitale Eingänge möglich
Diagnose Zusätzliche Messgeräte und Druckprüfung notwendig Status und Messwert häufig direkt verfügbar
Varianten Schaltbereich und Kontakt müssen genau gewählt werden Ein Gerät kann mehrere Einstellungen abdecken
Wartung Kontaktverschleiß und mechanische Einstellung beachten Elektronik, Versorgung und Parametrierung berücksichtigen

Bei vielen baugleichen Maschinen kann ein elektronischer Druckschalter durch standardisierte Parametrierung und vereinfachten Ersatzteilbestand trotz höherem Gerätepreis wirtschaftlicher sein.

Typische Anwendungen beider Gerätearten

Wann ist ein mechanischer Druckschalter sinnvoll?

  • einfache Pumpen- oder Kompressorsteuerung,
  • potenzialfreier Kontakt erforderlich,
  • keine örtliche Druckanzeige benötigt,
  • geringe Schalthäufigkeit,
  • einfache betriebliche Grenzwertüberwachung,
  • keine digitale Kommunikation erforderlich,
  • Schaltfunktion soll ohne elektronische Druckerfassung arbeiten.

Wann ist ein elektronischer Druckschalter sinnvoll?

  • gut ablesbare Vor-Ort-Anzeige erforderlich,
  • mehrere frei einstellbare Schaltpunkte,
  • enge oder flexibel veränderbare Hysterese,
  • häufige Schaltvorgänge,
  • direkte PNP- oder NPN-Anbindung an eine SPS,
  • zusätzlicher Analogausgang benötigt,
  • IO-Link oder zentrale Parametrierung gewünscht,
  • Status- und Diagnoseinformationen erforderlich,
  • unterschiedliche Maschinenvarianten mit einem Gerät abgedeckt werden sollen.

Entscheidungshilfe für die Geräteauswahl

Anforderung Eher mechanisch Eher elektronisch
Einfacher potenzialfreier Kontakt Ja Nur mit Relaisausgang
Keine Hilfsenergie für Druckerfassung Ja Nein
Aktueller Druck soll angezeigt werden Nein Ja
Zwei Schaltpunkte erforderlich Nur mit passender Sonderausführung Häufig möglich
Hysterese frei parametrierbar Nur eingeschränkt Ja
Sehr hohe Schalthäufigkeit Kontaktlebensdauer prüfen Elektronischer Ausgang häufig vorteilhaft
IO-Link erforderlich Nein Je nach Gerät
Analogsignal zusätzlich benötigt Nein Je nach Gerät
Diagnose in der SPS Sehr begrenzt Je nach Schnittstelle umfangreich
Sicherheitsgerichtete Begrenzung Spezielle zugelassene Ausführung wählen Spezielle zugelassene Ausführung wählen

Vor der Bestellung sollten mindestens folgende Angaben vorliegen:

  • Medium,
  • minimaler und maximaler Betriebsdruck,
  • mögliche Druckspitzen,
  • gewünschter Schaltpunkt,
  • gewünschter Rückschaltpunkt oder Hysterese,
  • Maximal- oder Minimaldrucküberwachung,
  • Kontaktart beziehungsweise Ausgangssignal,
  • Schaltspannung, Schaltstrom und Lastart,
  • Versorgungsspannung,
  • Anzahl der Schaltpunkte,
  • Anzeige erforderlich oder nicht,
  • SPS- beziehungsweise IO-Link-Anbindung,
  • Prozessanschluss,
  • Werkstoffe und Dichtungen,
  • Temperatur, Vibration und Schutzart,
  • Ex- oder Sicherheitsanforderungen.

Typische Auswahlfehler

Nur der Schaltpunkt wird angegeben

Rückschaltpunkt, Hysterese, Betriebsdruck und Druckspitzen bleiben ungeklärt.

Ein mechanischer Kontakt wird direkt mit einer ungeeigneten Last verbunden

Induktive Last oder hoher Einschaltstrom überlasten den Mikroschalter.

PNP und NPN werden verwechselt

Der SPS-Eingang reagiert nicht oder die elektrische Schaltung ist ungeeignet.

Der elektronische Druckschalter wird ohne passende Versorgung bestellt

Gerät und Schaltausgänge bleiben ohne Funktion.

Anzeigeauflösung wird mit Genauigkeit gleichgesetzt

Viele Anzeigestellen garantieren keinen entsprechend genauen Schaltpunkt.

Druckspitzen werden nicht berücksichtigt

Der gewählte Messbereich passt zum Betriebsdruck, aber nicht zur realen Überlastung.

Das Medium passt nicht zum Werkstoff

Dichtung, Membran oder Druckanschluss werden chemisch angegriffen.

Eine zu kleine Hysterese wird eingestellt

Der Schalter reagiert auf jede kleine Druckschwankung und schaltet zu häufig.

Ein normaler Druckschalter wird als Sicherheitsbegrenzer eingesetzt

Die erforderliche Zulassung, Verriegelung oder Fehlerbewertung fehlt.

IO-Link wird gewählt, obwohl keine geeignete Infrastruktur vorhanden ist

Master, IODD, SPS-Programmierung und Servicekonzept wurden nicht berücksichtigt.

Praxisbeispiel: Drucküberwachung an einem Hydraulikaggregat

Ein Hydraulikaggregat versorgt mehrere Spannvorrichtungen einer Werkzeugmaschine. Die Maschine darf erst starten, wenn mindestens 80 bar anliegen. Bei mehr als 180 bar soll eine Störmeldung ausgelöst werden.

Zusätzlich möchte die Instandhaltung den aktuellen Druck direkt am Aggregat sehen und die Schaltpunkte bei unterschiedlichen Maschinenvarianten ändern können.

Variante mit mechanischen Druckschaltern

Es werden zwei mechanische Druckschalter eingesetzt:

  • ein Minimaldruckschalter für die Maschinenfreigabe,
  • ein Maximaldruckschalter für die Störmeldung.

Vorteile dieser Lösung sind die getrennten Kontakte und der übersichtliche Aufbau. Für die Einstellung müssen jedoch beide Druckschalter mit einer Druckreferenz geprüft werden. Eine örtliche Anzeige ist zusätzlich erforderlich.

Bei einer Änderung der Schaltpunkte müssen die Geräte erneut mechanisch eingestellt und geprüft werden.

Variante mit elektronischem Druckschalter

Ein elektronischer Druckschalter mit Anzeige und zwei Schaltausgängen übernimmt beide Grenzwerte:

  • Ausgang 1 schaltet bei ausreichendem Mindestdruck,
  • Ausgang 2 meldet den Maximaldruck,
  • die Hysterese wird für beide Ausgänge getrennt eingestellt,
  • der aktuelle Druck ist am Gerät sichtbar.

Optional können die Parameter über IO-Link für unterschiedliche Maschinenrezepte übertragen werden. Diagnoseinformationen erleichtern die Fehlersuche bei Druckverlust oder Sensorfehler.

Für diese Anwendung wird die elektronische Lösung gewählt, weil Anzeige, zwei Schaltpunkte und variable Parametrierung benötigt werden.

Unabhängig davon bleibt ein mechanisch wirkendes Druckbegrenzungsventil im Hydrauliksystem vorhanden. Der elektronische Druckschalter übernimmt die betriebliche Überwachung, ersetzt aber nicht den hydraulischen Überdruckschutz.

Welche Produkte eignen sich?

Druckschalter und Differenzdruckschalter

Die Kategorie Druckschalter / Differenzdruckschalter umfasst mechanische und elektronische Lösungen für Überdruck, Unterdruck und Differenzdruck.

Je nach Anwendung stehen unter anderem zur Verfügung:

  • mechanische Druckschalter für Flüssigkeiten und Gase,
  • Druckwächter und Druckbegrenzer,
  • Differenzdruckschalter,
  • Ex-Ausführungen,
  • elektronische Druckschalter mit Anzeige,
  • Geräte mit PNP-, NPN-, Analog- oder IO-Link-Ausgang.

Mechanischer Druckschalter WIKA PSM-520

Der WIKA PSM-520 ist ein mechanischer Druckschalter für industrielle Regelungs-, Überwachungs- und Alarmaufgaben.

Er eignet sich insbesondere für Anwendungen, in denen:

  • ein klassischer elektrischer Schaltkontakt benötigt wird,
  • der Schaltpunkt vor Ort eingestellt werden soll,
  • Medien wie Luft, Wasser oder Öl überwacht werden,
  • Pumpen oder Kompressoren geschaltet beziehungsweise überwacht werden.

Schaltbereich, Kontaktbelastung, Medium und Hysterese müssen passend zur Anwendung ausgewählt werden.

Elektronischer Druckschalter WIKA PSD-4

Der WIKA PSD-4 ist ein elektronischer Druckschalter mit Digitalanzeige.

Er ist besonders interessant, wenn:

  • Schaltpunkte frei parametriert werden sollen,
  • eine Vor-Ort-Anzeige benötigt wird,
  • elektronische Schaltausgänge verwendet werden,
  • ein zusätzlicher kontinuierlicher Druckwert erforderlich ist,
  • eine Einbindung über IO-Link vorgesehen ist.

Elektronische Druckschalter

Eine Übersicht weiterer Geräte finden Sie in der Kategorie Elektronische Druckschalter.

Die Auswahl umfasst kompakte Geräte für Pneumatik und Hydraulik ebenso wie Ausführungen mit Anzeige, mehreren Schaltausgängen, Analogsignal oder digitaler Schnittstelle.

Fazit: Nicht das modernere, sondern das passendere Schaltprinzip wählen

Ein mechanischer Druckschalter ist eine robuste und wirtschaftliche Lösung, wenn ein einfacher elektrischer Kontakt bei einem definierten Druck benötigt wird. Für die Druckerfassung selbst ist keine Hilfsenergie erforderlich.

Ein elektronischer Druckschalter bietet Vorteile, wenn der aktuelle Druck angezeigt, mehrere Schaltpunkte frei parametriert, häufig geschaltet oder zusätzliche Prozess- und Diagnosedaten an eine SPS übertragen werden sollen.

Die Auswahl darf nicht allein nach dem Gerätepreis oder dem gewünschten Schaltpunkt erfolgen. Hysterese, Kontakt- beziehungsweise Ausgangsart, Schalthäufigkeit, Druckspitzen, Medium, Temperatur, Vibration und Automatisierungsanforderungen sind ebenso wichtig.

Bei sicherheitsrelevanten Druckgrenzen muss geprüft werden, ob ein ausdrücklich geeigneter Druckwächter oder Druckbegrenzer erforderlich ist. Ein gewöhnlicher mechanischer oder elektronischer Druckschalter ersetzt eine vorgeschriebene Sicherheitsfunktion nicht automatisch.

Die beste Lösung ist daher diejenige, deren Messprinzip, elektrische Anbindung und Diagnosemöglichkeiten genau zur Aufgabe der Anlage passen.

Häufige Fragen zu mechanischen und elektronischen Druckschaltern

Was ist der wichtigste Unterschied zwischen einem mechanischen und elektronischen Druckschalter?

Ein mechanischer Druckschalter betätigt über Membran, Kolben oder ein anderes Messelement einen elektrischen Kontakt. Ein elektronischer Druckschalter misst den Druck mit einer Messzelle und schaltet über eine elektronische Auswertung.

Benötigt ein mechanischer Druckschalter eine Versorgungsspannung?

Für die mechanische Druckerfassung nicht. Der angeschlossene elektrische Schaltkreis benötigt jedoch eine entsprechende Versorgung.

Welcher Druckschalter ist genauer?

Elektronische Druckschalter ermöglichen je nach Ausführung häufig eine feinere Einstellung und bessere Wiederholbarkeit. Maßgeblich sind jedoch immer die konkreten Genauigkeits- und Schaltpunktspezifikationen.

Welcher Druckschalter eignet sich für häufiges Schalten?

Bei hoher Schalthäufigkeit sind elektronische Transistorausgänge häufig vorteilhaft, da kein mechanischer Kontakt verschleißt. Ausgangsstrom und elektrische Belastbarkeit müssen dennoch beachtet werden.

Kann ein mechanischer Druckschalter direkt eine Pumpe schalten?

Nur wenn Spannung, Strom, Einschaltstrom und Lastart innerhalb der zulässigen Kontaktdaten liegen. Häufig ist die Ansteuerung über ein Koppelrelais oder einen Schütz sinnvoll.

Kann ein elektronischer Druckschalter zwei Grenzwerte überwachen?

Viele Ausführungen besitzen zwei frei parametrierbare Schaltausgänge. Damit lassen sich beispielsweise Minimal- und Maximaldruck überwachen.

Was ist der Vorteil einer Digitalanzeige?

Der aktuelle Druck, die eingestellten Grenzwerte und die Schaltzustände können direkt am Gerät kontrolliert werden. Die Anzeige ersetzt jedoch keine Prüfung der Mess- und Schaltgenauigkeit.

Wann ist IO-Link sinnvoll?

IO-Link ist sinnvoll, wenn Prozesswerte, Diagnoseinformationen und Parameter zentral ausgelesen oder beim Geräteaustausch automatisch übertragen werden sollen.

Was passiert mit einem elektronischen Druckschalter bei Spannungsausfall?

Messung, Anzeige und Schaltausgänge fallen aus. Die Steuerung muss diesen Zustand über eine geeignete Verdrahtung und Programmlogik erkennen.

Kann ein elektronischer Druckschalter einen 4–20-mA-Drucktransmitter ersetzen?

Das ist möglich, wenn das Gerät zusätzlich einen geeigneten Analogausgang besitzt und Messbereich, Genauigkeit und Ausgangssignal zur Anwendung passen.

Welcher Druckschalter eignet sich für Druckspitzen?

Entscheidend sind der zulässige Überlastdruck, die Messzellentechnologie und gegebenenfalls eine geeignete Druckdämpfung. Sowohl mechanische als auch elektronische Geräte können durch unzulässige Spitzen beschädigt werden.

Ist ein mechanischer Druckschalter automatisch für Ex-Bereiche geeignet?

Nein. Für Ex-Bereiche ist eine passende zugelassene Ausführung erforderlich. Kennzeichnung, Zone, Temperaturbereich, Gehäuse und elektrische Anschlüsse müssen zur Anwendung passen.

Kann ein normaler Druckschalter als Sicherheitsdruckbegrenzer eingesetzt werden?

Nicht automatisch. Für sicherheitsrelevante Funktionen können spezielle Druckwächter oder Druckbegrenzer mit entsprechender Zulassung, Verriegelung und definiertem Fehlerverhalten erforderlich sein.

Welche Angaben benötigt ICS Schneider für die Auswahl?

Benötigt werden Medium, Druckbereich, Betriebs- und Maximaldruck, Schalt- und Rückschaltpunkt, Hysterese, Kontakt- oder Ausgangsart, elektrische Last, Versorgung, Prozessanschluss, Temperatur, Schutzart, Vibration, SPS- beziehungsweise IO-Link-Anbindung sowie mögliche Ex- oder Sicherheitsanforderungen.

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