Definition und Zweck:
Ein Deadband (auch Totzone, Unempfindlichkeitsbereich oder neutraler Bereich) ist ein definierter Toleranzbereich um einen Sollwert in einem Steuerungssystem oder Regler. Innerhalb dieses Bereichs findet keine Regelaktion statt, selbst wenn der Istwert geringfügig vom Sollwert abweicht.
Der Hauptzweck eines Deadbands ist es, das „Flattern“ oder unnötige Schalten von Aktoren zu verhindern, das durch geringfügige Schwankungen (Rauschen) des Messsignals oder minimale Prozessabweichungen verursacht werden könnte. Dies reduziert den Verschleiß der Aktoren und vermeidet eine übermäßige Beanspruchung der Steuerung.
Funktionsweise und Abgrenzung zur Hysterese:
Stellen Sie sich einen Regler vor, der eine Temperatur auf 20 °C halten soll. Ohne Deadband würde der Heiz- oder Kühlaktor ständig versuchen, kleinste Schwankungen um 20 °C auszugleichen. Mit einem Deadband von z.B. +/- 0,5 °C würde der Regler nur reagieren, wenn die Temperatur unter 19,5 °C fällt oder über 20,5 °C steigt.
Ein Deadband ist verwandt, aber nicht identisch mit einer Hysterese. Während eine Hysterese einen Unterschied zwischen dem Ein- und Ausschaltpunkt eines Schalters schafft, um ein Flattern zu verhindern, definiert ein Deadband einen Bereich um den Sollwert, in dem keine Aktion stattfindet, unabhängig von der Richtung der Abweichung. Eine Hysterese hat zwei Schwellen, ein Deadband eine Spanne um einen Punkt.
Relevanz in der Automatisierung:
Deadbands werden in vielen Bereichen der Automatisierung eingesetzt, um die Effizienz und Lebensdauer von Systemen zu verbessern:
- Regelungstechnik (PID-Regler): Oft am Ausgang des PID-Reglers oder vor dem Aktor implementiert, um ein unnötiges Stellverhalten bei kleinen Abweichungen zu vermeiden.
- Motorsteuerungen: Vermeidung von ständigem Ein- und Ausschalten kleiner Motoren oder Ventile.
- Sensorik: Auch Sensoren oder digitale Eingänge können ein internes Deadband haben, um Rauschen zu filtern.
- Verschleißreduzierung: Minimiert die Schaltzyklen von Aktoren wie Relais, Schützen, Ventilen, was deren Lebensdauer verlängert.
- Energieeffizienz: Verhindert unnötigen Energieverbrauch durch ständiges Anpassen der Stellgröße.
Die korrekte Parametrierung eines Deadbands ist ein Kompromiss zwischen der gewünschten Regelgüte und der Reduzierung von Verschleiß und Systemlast.
→ Siehe auch: Hysterese, PID-Regler, Regelgüte, Aktor, Sensor
