Fortschrittliche Näherungssensoren sind heute aus modernen Automatisierungssystemen nicht mehr wegzudenken. Solche Elemente spielen in vielen Geräten eine Schlüsselrolle und ihre Verwendung wird nur durch den Einfallsreichtum der Ingenieure begrenzt. Es gibt verschiedene Arten von Näherungssensoren, darunter: induktive Sensoren, Laser- und optische Sensoren, Ultraschallsensoren, magnetische Sensoren und kapazitive Sensoren. Was sind ihre Eigenschaften und welchen Nutzen haben sie? Überprüfen!
Aus diesem Artikel erfahren Sie:
- Was ist das Funktionsprinzip des Näherungssensors?
- Wie funktionieren induktive Sensoren?
- Wie funktionieren Laser- und optische Sensoren?
- Wie funktionieren Ultraschallsensoren?
- Wie funktionieren Magnetsensoren?
- Wie funktionieren kapazitive Sensoren?
Wofür werden Näherungssensoren verwendet?
Im 21. Jahrhundert geht es nicht nur um die rasante Entwicklung von Computern und IT, sondern auch um die Automatisierung. Allerdings benötigen immer fortschrittlichere Geräte immer mehr unterschiedliche Arten von Sensoren. Dazu gehören sowohl einfache Sensoren , deren grundlegende Aufgabe darin besteht, Anwesenheit zu signalisieren, als auch sehr fortschrittliche Sensoren zur Verarbeitung dreidimensionaler Bilder. In der Automatisierung kommen jedoch am häufigsten Näherungssensoren zum Einsatz. Wozu dienen sie? Ihre grundlegende Aufgabe besteht darin, die Anwesenheit eines Objekts berührungslos zu signalisieren. Nachfolgend sind die gängigsten Arten von Näherungssensoren aufgeführt.
Näherungssensoren in Onninen
Induktive Sensoren
Die ersten Modelle solcher Sensoren erschienen in den 1960er Jahren und gehören noch heute zu den am häufigsten in Automatisierungssystemen verbauten. Diese Art von induktiven Sensoren (z. B. Truck BI2-EG08-AN6X-V1131) eignet sich perfekt, wenn ein Metallelement in sehr kurzer Entfernung vom Sensor erkannt werden muss. Induktive Näherungssensoren können sich in Gehäuse und Typ unterscheiden. Der Aufbau jedes induktiven Sensors besteht jedoch aus folgenden Teilen:
- Spule,
- Oszillator,
- Erkennungsschaltungen,
- Ausgangskreise.
Was ist das Funktionsprinzip des induktiven Näherungssensors? Bei solchen Sensoren wird Wechselstrom von einem Oszillator erzeugt und fließt dann durch eine Spule, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird. Die aktive Fläche des Sensors hängt von der Montagerichtung der Spule ab. Wenn ein Metallgegenstand im Erfassungsfeld des Sensors erscheint, erzeugt er ein Magnetfeld, das dem von der Spule erzeugten Feld entgegengesetzt ist. Dies führt dazu, dass die Schwingungsamplitude abnimmt und von der Erkennungsschaltung erkannt wird. Auf diese Weise werden die Ausgangskreise aktiviert. Näherungssensoren dieser Art werden am häufigsten im industriellen Bereich eingesetzt.
Die Gehäuse von induktiven Sensoren können sehr unterschiedlich sein, am beliebtesten und am häufigsten gekauft werden jedoch zylindrische Sensoren (z. B. XSAV11373 SCHNEIDER). Induktive Näherungssensoren können verschiedene Arten von Metallen erkennen.
Bei der Auswahl eines induktiven Sensors sollten Sie auf folgende Parameter achten:
- Sensorreichweite – wird normalerweise als maximale Reichweite des induktiven Sensors ausgedrückt. Es kommt darauf an, aus welchem Metall das erkannte Objekt besteht.
- Hysterese – wird am häufigsten als Prozentwert ausgedrückt und ist eine Funktion des Sensorbereichs. Dies ist der Abstandsunterschied, auf den der induktive Sensor reagiert, wenn das Metall näher an die Sensorfläche heran oder von ihr weg bewegt wird. Der Hysteresewert hängt hauptsächlich von der Art und Größe des Sensors ab und überschreitet in der Regel nicht 20 % des Messbereichs.
- Materialkoeffizient (Bereichsreduzierung) – für diese Art von Sensoren wird eine Skala von Materialkoeffizientenwerten verwendet. Es bestimmt die ungefähre Reichweite des induktiven Sensors auf einem bestimmten Material.
- Sensorfläche – es ist auch sehr wichtig, wie die Sensorfläche aufgebaut ist. Dadurch wird bestimmt, ob die Reichweite des Sensors größer oder kleiner wird. Die geschlossene Fläche eines induktiven Näherungssensors hat normalerweise eine kürzere Reichweite, aber einen präziseren Verbindungspunkt. Unverarbeitete Sensorflächen haben wiederum eine größere Reichweite, aber einen ungenaueren Verbindungspunkt.
- Schutzart (Verwendungszweck und Widerstandsfähigkeit des Sensors) – bestimmt, unter welchen Bedingungen und wo Näherungssensoren eingesetzt werden können.
Optische und Lasersensoren
Eine weitere Art von Näherungssensoren sind fotoelektrische Sensoren, bei denen die Lichtquelle beispielsweise Laserdioden sind (z. B. Banner QS18VP6LAF). Hersteller nutzen häufig die Modulation des Lichtstrahls, wodurch Störungen und Energieverbrauch deutlich reduziert werden. Am häufigsten finden wir auf dem Markt Laser-Näherungssensoren, bei denen der Sender mit der Lichtquelle kombiniert ist, es gibt aber auch Modelle mit separaten Modulen. Dank Lasersensoren ist es möglich, auch sehr kleine Objekte und sogar deren minimale Bewegungen zu erkennen. Derartige Sensoren reagieren schnell und zeichnen sich durch eine sehr große Erfassungsreichweite aus. Andererseits kann die hohe Empfindlichkeit von Lasersensoren gegenüber Verschmutzung ein Problem darstellen. Auf dem Markt finden wir Lasersensoren, die die direkte Reflexion von einem Objekt nutzen, die Reflexion von einem Reflektor an einem Objekt nutzen (ein Objekt wird erkannt, wenn es den emittierten Lichtstrahl abdeckt), die Reflexion von polarisiertem Licht nutzen (er reagiert nur auf einen Strahl von). eine zuvor festgelegte Richtung, andere Strahlen werden ignoriert). Einige Modelle arbeiten mit dem sogenannten Barrieren (Sender und Empfänger getrennt). Eine Objekterkennung erfolgt, wenn dieses Objekt den Strahl zwischen zwei Modulen unterbricht. Es sind auch optische Sensoren auf dem Markt erhältlich, die LEDs anstelle einer Laserdiode verwenden (z. B. XUX1ARCNT16 SCHNEIDER). Das Funktionsprinzip des optischen Sensors ähnelt jedoch der Laserversion.
Näherungs-Ultraschallsensoren
Ultraschallsensoren sind auf jeden Fall eine Lösung, die mindestens 30 Jahre jünger ist als beispielsweise optische oder induktive Sensoren. Bei Ultraschallsensoren (z. B. Banner QS18UPAQ8) wird die Ultraschallwelle in Richtung der erkannten Objekte abgestrahlt. Wenn diese Welle tatsächlich auf ein Objekt trifft, wird sie von diesem reflektiert und kehrt zum Sensor zurück. Das Problem dabei ist jedoch, dass Ultraschall auch von Objekten reflektiert werden kann, die nicht Gegenstand der Messung sind (z. B. dem Maschinengehäuse). Um eine Verfälschung der Messung zu vermeiden, wird daher die Zeit gezählt, die vom Senden bis zum Empfangen der Welle vergeht. Wenn diese Zeit kürzer ist als bisher angenommen, geht der Sensor davon aus, dass er ein Objekt erkannt hat, wenn sie länger ist, dass es von einer Maschine oder Wand reflektiert wurde. Ultraschall-Näherungssensoren bieten viele Vorteile, darunter: Sie sind selbst gegen starken Schmutz resistent, können in Flüssigkeiten eingetaucht arbeiten und verschiedene Arten von Objekten erkennen.
Magnetische Näherungssensoren
Magnetische Sensoren (z. B. Electronic MZ070186) gehören zu den einfachsten Näherungssensoren. Ihr Funktionsprinzip besteht darin, die Kontakte unter dem Einfluss eines Magnetfelds zu steuern, dessen Quelle ein Elektromagnet oder ein Permanentmagnet sein kann. Abhängig vom Sensormodell können die Kontakte für die Übertragung kleiner Ströme oder großer induktiver Lasten ausgelegt sein. Im Gegensatz zu anderen Näherungssensoren sind Magnetsensoren einfach aufgebaut, es gibt keine Elektronik, die kaputt gehen könnte. Da sich magnetische Näherungssensoren durch eine hohe Beständigkeit gegenüber Staub und hohen Temperaturen sowie magnetischen Vibrationen auszeichnen, können sie auch unter schwierigen Betriebsbedingungen eingesetzt werden.
Darüber hinaus weisen solche Näherungssensoren eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Überlastungen und Überspannungen auf und die Sensoren können in verschiedenen Automatisierungssystemen (z. B. für pneumatische Aktoren) eingesetzt werden. Allerdings sollte man die geringe Empfindlichkeit solcher Sensoren und die Notwendigkeit der Verwendung von Magneten oder Elektromagneten berücksichtigen.
Kapazitive Näherungssensoren
Kapazitive Sensoren (z. B. L80. CDWM3020ZPM SELS) können sowohl zur Erkennung metallischer Objekte als auch anderer Arten von Hindernissen (Wasser, Holz, Kunststoff usw.) verwendet werden. Insbesondere die Fähigkeit, Kunststoffgegenstände zu erkennen, macht kapazitive Sensoren zu einem gern eingesetzten Bestandteil von Verpackungsmaschinensystemen, sie werden aber auch eingesetzt, um beispielsweise zu erkennen, wann ein Tank mit Flüssigkeit gefüllt ist usw. Diese Art von Sensor funktioniert, indem sie die Änderung der Flüssigkeit misst Kapazität zwischen Objekt und Sensor. Dadurch entsteht ein Kondensator, dessen Kapazität vom Abstand zwischen Objekt und Sensor abhängt. Wenn ein Objekt im Erkennungsfeld erscheint, erhöht sich die Kapazität des Kondensators, was dem Oszillator signalisiert, zu arbeiten. Ob die Frequenz abgenommen oder zugenommen hat, wird von der Erkennungsschaltung erkannt und der Verstärker aktiviert, um die Relaiskontakte mit Strom zu versorgen.
Ein großer Vorteil kapazitiver Sensoren ist die einfache Einstellbarkeit ihrer Empfindlichkeit (Arbeitsabstand). Diese Empfindlichkeit hängt von der Größe des Sensors sowie vom Material des erkannten Objekts ab.
Darüber hinaus sind kapazitive Sensoren äußerst resistent gegenüber Störeinflüssen wie Staub, Aerosol in der Luft oder elektromagnetischen Einflüssen. Aus diesem Grund werden kapazitive Näherungssensoren in verschiedenen Branchen eingesetzt – Lebensmittel, Automobil sowie Lager- und Mobiltechnik.
Näherungssensoren im Angebot von Onninen
Es gibt verschiedene Arten von Näherungssensoren auf dem Markt, und die Hersteller konkurrieren untereinander um innovative Designlösungen. Dies ermöglicht es, einfach den passenden Sensor für ein bestimmtes Automatisierungssystem auszuwählen und dessen Fähigkeiten voll auszuschöpfen. Sie können Näherungssensoren je nach Ihren Vorlieben auswählen. Zur Auswahl stehen unter anderem: kapazitiver Sensor, induktiver Sensor, Laser- oder optischer Sensor, Ultraschallsensor, magnetischer Sensor. Schauen Sie sich das Angebot an Näherungssensoren beim Elektrogroßhändler Onninen an und wählen Sie ein Produkt, das auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten ist!