Sakelar tekanan adalah jenis sensor industri yang dapat mendeteksi sejumlah tekanan tertentu, dan membuka atau menutup kontak listrik. Ada dua jenis utama sakelar tekanan; sakelar tekanan listrik dan sakelar tekanan mekanis.
Pada artikel ini, mari kita bahas apa itu sakelar tekanan, konstruksi dan pengoperasiannya, aplikasi, dan karakteristik lainnya.
Apa itu sakelar tekanan?
Sakelar tekanan adalah jenis sakelar khusus yang dapat bekerja dengan cairan atau gas. Dalam bentuknya yang paling dasar, sakelar tekanan mampu mendeteksi perubahan tekanan. Menurut tingkat tekanan yang telah ditentukan / disetel sebelumnya, sakelar ini mengaktifkan kontak listriknya untuk meniru aksi sakelar yang sebenarnya.
Sakelar tekanan diproduksi dalam tiga bentuk: sakelar tekanan elektromekanis, solid-state, dan elektronik. Sementara sakelar tekanan elektronik dan solid state adalah teknologi terbaru, sakelar tekanan tipe elektromekanis telah ada di industri sejak 1849.
Seperti disebutkan di atas, sakelar tekanan tersedia untuk digunakan dengan gelas dan cairan. Jenis sakelar tekanan yang kompatibel dengan cairan disebut 'saklar tekanan hidrolik'. 'Sakelar tekanan pneumatik' bekerja dengan sistem di mana udara terkompresi digunakan.
Bagaimana Sakelar Tekanan Bekerja
Sakelar tekanan tersedia dalam berbagai konfigurasi. Bentuk sakelar tekanan yang paling sederhana adalah tipe SPDT. SPDT adalah singkatan dari Kutub Tunggal, Lempar Ganda mengetik. Gambar di bawah menunjukkan penampang sakelar tekanan mekanis.
Sakelar tekanan yang ditunjukkan di sini ditempatkan di rumah (F), di mana kontak listrik ditunjukkan pada (A). Ini memiliki dua posisi, Biasanya Terbuka (NO) dan Biasanya Tutup (NC). Bukaan di bagian bawah (H) adalah port saluran masuk tempat suplai pneumatik/hidrolik terhubung ke sakelar. Ada piston (D) yang dibebani pegas, yang dapat bergerak ke atas bila ada tekanan yang cukup. Musim semi telah dikenal konstanta pegas yang memungkinkan penentuan tekanan aktivasi yang akurat.
Ketika tekanan fluida/pneumatik melebihi ambang batas, plunger didorong ke atas, yang memaksa pin operasi (B) untuk memberikan gaya pada tombol trip terisolasi yang ditunjukkan pada E. Ini, pada gilirannya, mengaktifkan sakelar, dan mengalihkan kontak dari NC posisi ke posisi NO, menutup kontak NO.
Untuk menyesuaikan gaya trip, mur pengatur trip (G) dapat disetel untuk menambah atau mengurangi ambang batas. Hal ini memungkinkan pengaturan tingkat tekanan di mana sakelar mikro beralih antara posisi biasanya tertutup dan biasanya terbuka.
Ketika membahas ambang switching, faktor lain yang disebut 'histeresis' juga harus disebutkan. Begitu juga saat saklar aktif karena adanya kenaikan/penurunan tekanan, maka harus kembali ke posisi istirahatnya saat tekanan diturunkan kembali. Jika titik sakelar/penyetelan ulang ini adalah nilai tunggal, sakelar mungkin cenderung berosilasi jika tekanannya marjinal.
Untuk mencegah kondisi ini, histeresis mekanik/listrik telah diperkenalkan. Ini memastikan bahwa sakelar aktif pada ambang tertentu dan mempertahankan posisinya hingga tekanan turun/meningkat di bawah nilai tertentu. Ini sering dinyatakan sebagai persentase dari nilai titik sakelar. Untuk sakelar mekanis, ini tidak dapat dikonfigurasi dan seringkali sekitar 20%. Sakelar tekanan elektronik biasanya memiliki histeresis yang dapat disesuaikan.
Jenis Sakelar Tekanan
Ada dua jenis utama sakelar tekanan, sakelar tekanan mekanis dan saklar tekanan elektronik. Sakelar tekanan mekanis juga dikenal sebagai sakelar tekanan elektromekanis.
Sakelar Tekanan Mekanis
Sakelar tekanan mekanis sering kali terdiri dari sakelar aksi jepret listrik (tipe klik) yang digerakkan menggunakan elemen penginderaan mekanis. Rakitan mekanis bergerak sebagai respons terhadap perubahan tekanan sistem; cairan atau pneumatik.
Sakelar tekanan mekanis digunakan untuk mendeteksi ada tidaknya tekanan fluida/udara dalam suatu sistem. Salah satu aplikasi tersebut adalah sensor tekanan oli kendaraan di mana indikator terhubung untuk menunjukkan jika ada masalah di mesin.
Setelah mencapai ambang peralihan, sakelar tekanan mekanis mengaktifkan kontak listriknya dan dengan demikian, menandakan ada/tidaknya tekanan.
Ada juga jenis sakelar tekanan mekanis/elektromekanis lainnya; sensor tekanan diferensial.Sensor ini memiliki dua port inlet berbeda dengan sensor inlet tunggal. Ketika tekanan yang tersedia di kedua sisi sama, sakelar tetap pada posisi netral. Ketika tekanan di satu sisi meningkat, piston bergerak ke arah sisi tekanan rendah dan mengaktifkan sakelar.
Ada beberapa jenis sakelar tekanan mekanis, diklasifikasikan menurut teknologi yang digunakan:
- Saklar diafragma
- Sakelar ini menggunakan diafragma logam yang dilas (disegel) yang bekerja langsung pada sakelar itu sendiri. Ini dapat berfungsi dengan tekanan hingga 10.43 bar dan vakum, tetapi disarankan untuk digunakan pada siklus laju rendah yang dibatasi sekitar 25 siklus per menit.
- Sakelar Tabung Bourdon
- Mirip dengan sakelar diafragma, sakelar ini menggunakan tabung Bourdon yang disegel las untuk menggerakkan sakelar. Ini juga merupakan sakelar tingkat siklus rendah, tetapi dapat menangani tekanan hingga sekitar 1240 bar (124MPa).
- Sakelar piston diafragma
- Sakelar ini menggunakan diafragma elastomer yang terhubung ke piston. Piston menggerakkan sakelar. Sakelar piston diafragma bekerja dengan tekanan dari vakum hingga 110 psi (750kPa).
- Ini memiliki masa pakai lebih lama dari 2.5 juta siklus rata-rata.
- Sakelar piston
- Sakelar tekanan piston memiliki piston yang disegel cincin-O yang langsung bekerja pada sakelar aksi jepret.
- Ini memiliki masa pakai lebih lama dari 2.5 juta siklus rata-rata.
Sakelar Tekanan Elektronik
Sakelar tekanan elektronik diperkenalkan pada tahun 1980 oleh Barksdale. Ini juga dikenal sebagai 'saklar tekanan solid state' atau 'saklar tekanan digital' yang memiliki sedikit atau tanpa bagian mekanis. Mereka biasanya terbuat dari bonded Strain gauge sensor digabungkan dengan triac untuk meniru kontak mekanis.
Sakelar tekanan digital modern memiliki titik sakelar yang dapat diprogram, histeresis yang dapat disesuaikan, dan keluaran analog/digital untuk diintegrasikan dengan mudah dengan pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC). Sakelar tekanan elektronik dapat mengeluarkan sinyal analog (4-20mA) dan sinyal digital. Hal ini memungkinkan pengontrol untuk memantau tidak hanya ambang tekanan, tetapi juga memantau nilai tekanan dalam suatu sistem.
Jika dibandingkan dengan sakelar tekanan mekanis, sakelar tekanan solid state memiliki sejumlah keunggulan yang meliputi:
- Siklus hidup lebih lama (~10 juta siklus)
- Peningkatan akurasi (0.5%)
- Tahan guncangan/getaran tinggi
- Stabilitas jangka panjang
Kriteria Pemilihan Sakelar Tekanan
Untuk memilih sakelar tekanan yang paling sesuai dengan aplikasi tertentu, Anda perlu mempertimbangkan beberapa faktor:
- Jenis media
Tidak semua sensor kompatibel dengan semua jenis cairan/gas. Misalnya, Nitrile Butadiene Rubber (NBR) paling baik untuk udara dan oli hidrolik/mesin sedangkan Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber (EPDM) cocok untuk media air.
- Tekanan
Tekanan yang dikenakan sensor harus menjadi salah satu perhatian utama saat memilih sensor. Sensor berbasis diafragma cocok untuk aplikasi vakum dan tekanan rendah di mana desain berbasis piston lebih cocok untuk aplikasi tekanan tinggi.
- Stabilitas Suhu
- Pengulangan (Akurasi)
Sebuah sensor dapat diandalkan seperti pengulangannya. Mampu beralih pada ambang yang sama berulang kali sangat penting bagi sakelar tekanan untuk mengamankan tempatnya dalam aplikasi tertentu.
- Histeresis
Secara sederhana dijelaskan sebagai perbedaan antara titik setel dan titik reset, histeresis memainkan peran utama dalam hal respons sakelar sakelar. Terlalu banyak histeresis akan menyebabkan sakelar tetap terkunci lebih lama sementara histeresis yang jauh lebih rendah menyebabkan sakelar sering beralih antara status hidup/mati.
- Konstruksi fisik
Sakelar mekanis dapat berguna di mana deteksi/aktuasi yang lebih jarang diperlukan. Sakelar tekanan elektronik paling cocok untuk aplikasi di mana kontrol yang baik seperti kemampuan program, output analog, dan penyesuaian titik setel tekanan diperlukan.
Diagram Sakelar Tekanan
Kebanyakan sakelar tekanan mekanis mampu menangani tegangan tinggi seperti 110V/220V AC. Oleh karena itu, sakelar tekanan mekanis dapat langsung dihubungkan dengan beban seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Ketika sakelar tekanan tidak diaktifkan, output yang biasanya tertutup terhubung ke lampu merah. Ini menyalakan lampu merah. Ketika tekanan terdeteksi, sakelar memutuskan output yang biasanya tertutup dan menghubungkan output yang biasanya terbuka dengan terminal umum. Ini mematikan lampu merah dan menyalakan lampu hijau.
Untuk sakelar tekanan digital seperti: DP-M2A oleh Panasonic Automation Controls, pengkabelan dapat dilakukan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Sensor ini juga memberikan output analog, oleh karena itu dengan menghubungkan kabel putih dengan beban berkisar antara 0-250 Ohm, pembacaan tekanan juga dapat diperoleh oleh PLC atau mikrokontroler.
Harga Saklar Tekanan
Sakelar tekanan tersedia dalam dua kategori seperti yang disebutkan di atas. Antara sakelar tekanan elektronik dan mekanis, sakelar mekanis cenderung lebih murah daripada sakelar tekanan elektronik. Hal ini disebabkan oleh lebih sedikit kerumitan dalam konstruksi dan proses manufaktur itu sendiri.
Sakelar tekanan mekanis tujuan umum dapat berharga dari $ 10-20 hingga beberapa ratus dolar.
Sakelar tekanan elektronik, di sisi lain, umumnya mahal karena fitur, ketahanan, dan keandalannya yang tinggi. Mulai dari sekitar $100 untuk versi dasar dengan fitur yang lebih sedikit, sakelar tekanan yang sangat kompleks dan canggih seperti Sakelar Tekanan Ashcroft DDS dapat menghabiskan biaya hingga beberapa ribu dolar.
Apa itu Sakelar Tekanan Rendah?
Sakelar tekanan rendah terhubung ke sisi tekanan rendah sistem untuk mendeteksi tekanan isap. Sensor ini mendeteksi tekanan negatif dan memicu sakelar.
Sakelar tekanan rendah sebagian besar ditemukan di sistem HVAC (Pemanasan, Ventilasi, Pendingin Udara) untuk mendeteksi kesalahan. Jika refrigeran dalam sistem pendingin udara keluar, itu menciptakan tekanan rendah di dalam tabung. Ini dapat dideteksi oleh sensor tekanan rendah untuk secara efektif mematikan kopling kompresor untuk melepaskannya.
Sensor ini juga digunakan sebagai pengontrol operasi dalam sistem pendingin untuk mengatur suhu menggunakan pengaturan tekanan yang sesuai. Sakelar tekanan rendah biasanya tersedia dalam varian elektromekanis, meskipun sakelar elektronik juga dapat diprogram untuk berfungsi sebagai detektor tekanan rendah.
Aplikasi Sakelar Tekanan
Sakelar tekanan menemukan aplikasinya di lingkungan otomotif, manufaktur, dan industri. Mereka banyak digunakan dalam sistem HVAC untuk mendeteksi kesalahan dan mengatur suhu.
Dalam sistem pneumatik dan hidrolik, sakelar tekanan digunakan untuk mengatur tingkat tekanan dalam kisaran yang aman dan optimal. Misalnya, kompresor udara memiliki sakelar tekanan yang dapat disetel ulang yang memastikan bahwa kompresor berhenti setelah tekanan udara mencapai nilai yang ditetapkan.
Dalam industri otomotif, sakelar tekanan hidraulik digunakan untuk mendeteksi tekanan oli dan menerapkan keselamatan di engine.
Dalam tungku industri, sakelar tekanan digunakan untuk menghidupkan/mematikan tungku secara aman dengan memantau tekanan udara di dalamnya.
Sistem manajemen gedung menggunakan sakelar tekanan pompa sumur dan transduser tekanan untuk memastikan bahwa pasokan air memiliki tekanan yang cukup. Untuk pengaturan tekanan air otomatis, pengatur tekanan digunakan bersama dengan pompa air listrik. Mereka mengaktifkan pompa setelah mendeteksi penurunan tekanan air karena penggunaan yang berat.
Vakum (sensor tekanan negatif) digunakan dalam boiler, kompresor udara, dan pemanas listrik untuk mengukur vakum atau peristiwa tekanan udara rendah dalam sistem yang disebutkan.
Apa perbedaan antara Sakelar Tekanan dan Pemancar Tekanan?
Istilah 'saklar tekanan' dan 'transduser tekanan/pemancar tekanan/sensor tekanan' sering disalahartikan dalam sistem otomasi.
Sebuah transduser tekanan (juga dikenal sebagai a pemancar tekanan atau sensor tekanan) juga merupakan perangkat yang mampu mengukur tekanan. Namun, pemancar tekanan tidak memiliki sakelar bawaan untuk diaktifkan ketika ambang tekanan tercapai. Mereka hanya dapat mengubah pengukuran tekanan menjadi sinyal listrik untuk mewakili nilai tekanan saat ini. Ini bisa berupa output analog 4-20mA atau 0-10V, atau aliran data digital.
Istilah 'transduser', 'transmitter' dan 'sensor' sering digunakan secara bergantian dalam industri. Beberapa menyebut keluaran digital (di mana keluaran sensor adalah aliran data) jenis 'pemancar tekanan' sedangkan yang analog disebut 'transduser'.
Sakelar tekanan, khususnya yang elektronik memiliki fungsi yang sama dengan transduser tekanan, tetapi dengan fitur tambahan sakelar/kontak elektromekanis untuk mengontrol beban oleh sensor itu sendiri.
Kesimpulan
Sakelar tekanan sering digunakan sebagai sakelar hidup/mati untuk mengontrol elemen kelistrikan dalam suatu sistem dengan secara aktif memantau tekanan fluida/udara dalam suatu sistem. Dalam artikel ini, kami membahas sakelar tekanan, prinsip operasinya, aplikasi, dan perbedaan antara sakelar tekanan dan pemancar. Meskipun sering diabaikan, sakelar tekanan memainkan peran utama dalam memastikan keselamatan operasional dan regulasi proses dalam beberapa aplikasi penting.
