HARTING Deutschland GmbH & Co. KG

Bild: Harting

Schutz für empfindliche E-Komponenten Modularer Überspannungsschutz

10.10.2018

Hochautomatisierte Produktionsstätten brauchen neben Energie und Daten vor allem eins: eine zuverlässige und leistungsfähige Übertragung von Signalen der Mess-, Steuerungs- und Regeltechnik. Steckverbindungen bieten hier vielversprechende und besonders effiziente Lösungen. Doch die Verbindungen sind sensibel und dürfen nicht durch Überspannungen oder andere Störgrößen beeinträchtigt werden.

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Die Qualität der Übertragung in Signalkreisen hängt wesentlich vom Vorhandensein von Schutzeinrichtungen ab: Entsprechende Elemente lassen sich platzsparend als integraler Bestandteil von Steckverbindern realisieren.

Stand der Technik

Für den nötigen Überspannungsschutz in Fertigungsanlagen sorgen in der Regel Überspannungseinsätze, die auf Hut- oder Sammelschienen im Schaltschrank platziert sind. Die Miniaturisierung hat dafür gesorgt, dass diese auf Tragschienen angebrachten Elemente immer schmaler und kompakter wurden. In Bezug auf eine weitere Miniaturisierung scheint allerdings bei herkömmlichen Schaltschranklösungen oder Klemmleisten eine Grenze erreicht, was sich an der Entwicklung der Standardgrößen ablesen lässt. Unter dem Gesichtspunkt der Platzreduzierung sind deshalb alternative Lösungen gefragt.

Sicherungsmechanismen schaffen Zuverlässigkeit

Harting hat zusammen mit den Überspannungs- und Blitzschutzspezialisten Dehn & Söhne eine Alternative entwickelt, die Sicherungsmechanismen in den Steckverbinder verlegt. Die neuen Schutzelemente sind als Modul ausgeführt, das sich leicht in ohnehin vorhandene Schnittstellen zur Versorgung von Schaltschränken integrieren lässt. So schützt das Modul wichtige elektronische Komponenten in der Peripherie und beansprucht dafür kaum Platz. Durch die Integration zweier Funktionen – Verbinden und Schützen – wird zugleich die Miniaturisierung vorangetrieben.

Die störungsfreie Übertragung von Signalen ist entscheidend für die Sicherheit von Anlagen. Um die verschiedenen Signalarten in den Systemen für das Messen, Steuern und Regeln aktiv zu schützen, muss das Bezugspotenzial der zu überwachenden Signalkreise bekannt sein. Denn erst dann lässt sich eine passende Abwehr einer Störgröße aktivieren. Die Auswahl konkreter Schutzmechanismen hängt davon ab, ob es sich um Signale mit gemeinsamem Bezugspotenzial oder um in sich geschlossene Signalkreise handelt.

Das Überspannungsschutzmodul gibt es in einer Variante für Signale mit gemeinsamem Bezugspotenzial sowie in einer für geschlossene Signalkreise. Variante eins schützt bis zu vier Kanäle mit binären Schaltsignalen bis 24 VDC, wie sie häufig bei Näherungsschaltern induktiver oder kapazitiver Art in der Fabrikautomation vorkommen. Geschützt werde Eingänge von SPS-Steuerungen oder anderen IO-Karten. Variante 2 schützt zwei Kanäle mit analogen Normsignalen der Größe 4 bis
20 mA oder 2 bis 10 V.

Sie sichert die Signalübertragung beispielsweise in analogen Systemen wie sie bei Temperatur- und Druckmessumformern oder bei optischen Sensoren vorkommen. Beide Varianten passen in den Han-Modular Gelenkrahmen.

Schutzschaltung leitet Störgrößen ab

Die Schutzschaltung selbst besteht aus einer Kombination verschiedener Elemente wie Gasableiter, Suppressor-Dioden und Widerstände. Tritt eine Überspannung auf, sorgt die Kombination dieser Elemente für eine koordinierte Ableitung der Störgröße. Transiente Spannungen, die die Signalkreise unterbrechen und elektronische Endgeräte zerstören können, werden über ein Federelement und den Han-Modular-Gelenkrahmen zum Potentialausgleich zur Erde abgeführt. Die störungsfreie Weiterleitung der Signale bleibt damit gesichert.

Höhere Flexibilität bei der Gestaltung

Die Han-SP-Module im Steckverbinder erhöhen die Flexibilität der Gestaltung des Innenraums. Die SP-Module sollten Teil eines umfassenden Schutzkonzeptes vor transienten Spannungen sein. Ihre Funktion ist, Endgeräte mit einer Nennspannung von 24VDC zu schützen und vor Eintritt in den Schaltschrank abzuleiten und elektromagnetische Interferenzen, etwa wegen Blitzeinschlägen, aus dem Schaltschrankinnenraum fernzuhalten. Die Module ermöglichen den einfachen Austausch im Service-Fall oder am Ende der Lebensdauer.

Bildergalerie

  • Abbildung 1: Mit dem neuen Überspannungsschutzmodul Han SP ist man flexibler in der Gestaltung.

    Bild: Harting

  • Schutzschaltung für Signale für geschlossene Signalkreise

    Bild: Harting

  • Schutzschaltung für Signale mit gemeinsamem Bezugspotenzial

    Bild: Harting

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