Ein Verpackungsbetrieb rief uns an einem Montag wegen einer Abfüllmaschine an, die sich etwa in jeder dritten Schicht nicht starten ließ. Als der Elektriker des Betriebs den Schaltschrank erreichte, lief die Maschine bereits wieder – so läuft es in solchen Fällen meist. Er schloss ein Multimeter an die Kontakte des Startknopfes an, hörte den Durchgangstonsignal und meldete, der Schalter sei in Ordnung. Der Produktionsleiter war anderer Meinung. Die Eingangs-LED der SPS blieb bei eben diesen Maschinen dunkel, und die Maschine ließ sich nicht davon beeindrucken, was das Messgerät anzeigte.
Beide Instrumente gaben die Wahrheit wieder. Sie beantworteten lediglich unterschiedliche Fragen, und das Argument, das sich daraus in der einen oder anderen Form ergibt, wird uns mehrmals im Monat vorgebracht.
Es geht um einen 22-mm-Industrie-Drucktaster-Kontaktblock zur Versorgung von elektronischen Niederspannungs-Eingängen: SPS-Karten, Antriebssteuerungs-Klemmen, Zählereingänge. Das Schalten erfolgt auf Signalebene, anstatt eine Spule anzusteuern. Was nun folgt, dient eher der Diagnose als der Vorschrift, und da ACXION diese Schalter herstellt – einschließlich der Varianten mit vergoldeten Kontakten –, ist dies die Antwort des Anbieters auf eine Frage, die unsere eigenen Kunden immer wieder stellen.
Was der Durchgangsprüfer eigentlich macht
Der Durchgangsprüfmodus misst nicht nur den Stromkreis, sondern auch das Messgerät selbst. Im Inneren des Messgeräts befindet sich eine Stromquelle, deren Stärke alles übertrifft, was der Eingang Ihrer SPS jemals liefern könnte. Wenn dieser Strom durch eine dünne Oxidschicht geleitet wird, ertönt der Signalton. Eine nur wenige Moleküle dicke Oxidschicht leitet Strom gut genug, um ein Messgerät zufrieden zu stellen, und schlecht genug, um einen digitalen Eingang auszuhungern.
Der SPS-Eingang ist naturgemäß das schwächere Bauteil. Er liegt bei 24 V, bei Karten mit hoher Dichte manchmal auch bei 12 oder 5 V, und zieht beim Auslesen einige Milliampere; manche Module führen nur Abtastungen durch, anstatt kontinuierlich Strom zu ziehen. Es steht nur sehr wenig Spannung zur Verfügung, um die Oberflächenbeschichtung zu durchdringen, und nur sehr wenig Strom, um sie wegzuschmelzen.
Das Messgerät piept also bei einem Kontakt, den der Eingang nicht erfassen kann. Niemand lügt. Derselbe Film, zwei Urteile. Die Meinungsverschiedenheit ist real, kein Fehler.
Vertraue dem Input, nicht dem Messgerät
Der günstigste zuverlässige Test dauert zehn Sekunden und erfordert kein Werkzeug. Lassen Sie jemanden den Knopf drücken. Beobachten Sie die LED auf der Platine. Lassen Sie das Messgerät in der Tasche. Leuchtet sie jedes Mal auf? Dann ist der Schalter in Ordnung. Schauen Sie weiter in der Schaltung nach. Flackert sie oder wird einer von zwanzig Druckvorgängen nicht erkannt? Dann ist dieser Kontakt unzuverlässig, und kein Widerstandswert, der an einem defekten Bedienfeld gemessen wird, wird meine Meinung darüber ändern.
Der nächste Schritt betrifft die Spannung, nicht den Widerstand. Schalten Sie den Stromkreis ein, messen Sie mit dem Messgerät zwischen Eingang und Masse und drücken Sie dann den Schalter. Lesen Sie ab, was die Karte anzeigt. Die Hälfte der Versorgungsspannung, wo Sie eigentlich die volle Spannung erwartet hätten. Diese Zahl allein beendet in der Regel die Diskussion. Immer noch unsicher, welche Seite schuld ist? Halte den Taster gedrückt und schließe die beiden Leiter an der Platine kurz. Leuchtet die LED nicht, liegt der Fehler am Schalter oder an der Verkabelung.
Die kostspielige Variante dieser Geschichte ist die, bei der jemand den Widerstand an einer isolierten Platine misst, den Schalter für einwandfrei erklärt und dann damit beginnt, Eingabekarten auszutauschen. Wir haben schon erlebt, dass die Bestellung eintraf, nachdem der eigentliche Fehler bereits durch eine fünfminütige Reinigung behoben worden war.
Die Zahl, die fast niemand beachtet
Jeder Kontakt hat sowohl eine Untergrenze als auch eine Obergrenze. Unterschreitet man einen bestimmten Strom- und Spannungswert, wird der Film nicht entfernt. Weder durch das Abwischen beim Schließen der Kontakte noch durch die Spannung an der Schnittstelle. Diese Grenze hat einen Namen: Mindestschaltstrom, Mindestschaltspannung. Sie ist in der Nennwerttabelle zu finden, ein paar Zeilen unter den Zahlen, die jeder zitiert.
Unser eigenes Sortiment ist gemäß IEC 60947-5-1 und GB/T 14048.5 typgeprüft, und beide Grenzwerte sind im Katalog angegeben, anstatt dass man sie selbst ableiten muss. Silber und Silber-Nickel funktionieren hervorragend bei üblichen Steuerspannungen. Deshalb sind sie die Standardwahl und niemand denkt darüber nach. Bei 110 V oder 240 V entfernt die Spannung selbst die alltäglichen Oxidationsrückstände. Schließt man denselben Kontakt jedoch an einen 5-V-Logikeingang an, tritt dieses selbstreinigende Verhalten nicht mehr auf.
Dies gilt für die Goldvariante. Gold bildet kein Oxid, sodass ein Signal mit niedriger Energie nichts durchdringen kann, und es bleibt im Trockenbetrieb auf unbestimmte Zeit stabil. Es ist weich und für hohe Einschaltströme ungeeignet, weshalb wir es eher als Signalmaterial betrachten und nicht als pauschale Verbesserung. Die XH2-Serie wird mit Kontakten aus Silber-Nickel-Legierung, reinem Silber oder vergoldetem Silber-Nickel angeboten, wobei das Material bereits bei der Bestellung in die Schaltbox eingebaut wird. Unser Test ist einfach: Welche Spannung und welchen Strom muss dieser Kontakt im Betrieb aushalten? Alles, was im Milliampere-Bereich liegt, gehört auf Gold. Für den Logikbetrieb mit niedrigen Strömen ist unser 1NO-Drucktaster mit Pilzkopf (Momentkontakt) ist ein Modell, das wir in der Regel mit Gold statt mit Silber ausliefern. Die Modellnummern für die jeweiligen Kontaktmaterialien sind in den Katalogen XH2 und LA135 auf der Download-Seite.
Ein Wartungstechniker beschrieb das Symptom besser, als es jedes Datenblatt jemals könnte. Seine Maschine, so sagte er, funktionierte, wann sie wollte. Genau so sieht ein zeitweise unterbrochener Kontaktfilm von der Bedienerseite der Tür aus.
Zwei mechanische Ursachen, die sich die gleiche Form annehmen
Ein abgenutzter Block kann sich dennoch einwandfrei anfühlen. Das Klicken, das man mit dem Finger spürt, stammt größtenteils vom Mechanismus des Betätigungskopfes und nicht von den Kontakten, die ihren Zustand ändern; daher sagt ein knackiges Klicken wenig über den Zustand der Baugruppe aus. Sobald die interne Feder an Kraft verliert, bewegt sich der Stößel ohne ausreichenden Druck, um fest zu schließen, und stärkeres Drücken behebt dieses Problem nur für diesen Druckvorgang, nicht jedoch für den nächsten.
Die Montage ist der andere Übeltäter. Ein Kontaktmodul, das nie vollständig auf seinem Befestigungsrahmen aufgesetzt wurde, lässt den Aktuator einen Millimeter vor der Endposition stehen. Es wird von Hand zusammengebaut, besteht die Prüfung auf dem Prüfstand, verhält sich aber unter Vibrationen an der Maschine fehlerhaft. Bei der XH2-Baureihe stimmen die dreieckigen Markierungen an Kopf und Rahmen überein, wenn die Montage korrekt ist, und die Überprüfung dauert nur eine Sekunde. Wenn der Block selbst verschlissen ist, ist der Austausch nur des Blocks günstiger als der Austausch des gesamten Geräts, und Ersatzblöcke sind neben den kompletten Einheiten unter Drucktastenschalter.
Das „Sechs-Uhr-morgens“-Muster
Intermittierender Film hat eine bevorzugte Tageszeit. Ausschlaggebend ist die Luftfeuchtigkeit, und unsere XH2-Serie ist für eine relative Luftfeuchtigkeit von bis zu 95 Prozent bei 25 Grad Celsius (nicht kondensierend) ausgelegt. Kondensation führt zur Nichteinhaltung dieser Bedingung. Über Nacht nähert sich das Panel dem Taupunkt. Die erste Schicht beginnt mit feuchten Kontakten. Um zehn Uhr hat sich alles erwärmt und der Fehler ist behoben. Ausfälle, die sich um den ersten Start des Tages häufen, deuten auf den Schaltschrank hin, nicht auf den Schalter. Heizungen oder eine Entlüftung beheben das Problem in der Regel. Ein neuer Schalter hingegen nicht. Unser früherer Beitrag zu Dimensionierung der Antikondensationsheizung für Schränke überprüft die Zahlen, ob dieses Muster mit Ihrem übereinstimmt.
Wenn Sie uns einen solchen Fall schildern, benötigen wir vier Angaben: Was schalten die Kontakte, bei welcher Spannung, wie hoch ist die ungefähre Stromaufnahme und ob ein Relais dazwischen geschaltet ist. Mit diesen vier Antworten lässt sich das richtige Bauteil in der Regel auf Anhieb finden.
Das Messgerät – wenn man das so sagen darf – hat an jenem Montag jedenfalls nie gelogen. Es beantwortete seine eigene Frage mit seinem eigenen Strom und lieferte darauf eine ehrliche Antwort. Fragt man stattdessen, was der Eingang bei unter Spannung stehender Schaltung anzeigt, verwandelt sich ein Gerät, das funktioniert, wann es will, wieder in eine gewöhnliche Teilenummer, die mit der für den Einsatz geeigneten Beschichtung versehen ist.