Induktive Sensoren
Induktive Sensoren sind berührungslos wirkende Sensoren, die (leitende) metallische Objekte erkennen. Sie arbeiten auf Basis eines magnetischen Feldes, das sich frontseitig am Sensor ausbildet. Ein Metallobjekt dämpft dieses Magnetfeld und reduziert die Amplitude des internen Schwingkreises. Wird die Schaltschwelle erreicht, gibt der Sensor ein Schaltsignal aus. Hier weiterlesen
Funktionsweise induktiver Sensoren
Wie funktionieren induktive Sensoren?
Induktive Sensoren sind berührungslos wirkende Sensoren, die (leitende) metallische Objekte erkennen. Funktionsweise: Induktive Sensoren arbeiten auf Basis eines magnetischen Feldes, das sich frontseitig am Sensor in einem offenen Magnetkreis ausbildet. Das Erkennungsprinzip beruht auf der Bedämpfung (Abschwächung) des Magnetfeldes durch das angenäherte Metallobjekt. Die Amplitude des internen Schwingkreises wird durch die Bedämpfung reduziert bis eine Schaltschwelle erreicht wird und der Sensor ein Schaltsignal ausgibt.
Das Funktionsprinzip
Das Prinzip der induktiven Sensortechnik basiert auf einem elektromagnetischen Wechselfeld, das über eine Kupferspule erzeugt wird, die in einem offenen Schalenkern aus Ferrit eingebettet ist. Mit Hilfe eines Kondensators wird ein oszillierender Schwingkreis erzeugt. Durch ein elektrisch leitfähiges Metall, das sich in einer bestimmten Reichweite vor dem Sensor befindet, werden die Wirbelströme des Magnetfeldes stark abgeschwächt. Diese Veränderungen der Schwingungsamplitude werden durch den Sensor erkannt und der Sensor schaltet. Die Besonderheit bei bündig einbaubaren Sensoren liegt in einem zusätzlichen äußeren Metallring, der die Spule umfasst. Das Wechselfeld wird dadurch abgeschirmt und nach vorne hin gebündelt.
1. Nicht bündig einzubauender Sensor, 2. Bündig einbaubarer Sensor
a. Metall
Berücksichtigung von Freizonen
Als Freizonen bezeichnet man Bereiche, die um den Sensor herum von metallischen Werkstoffen freizuhalten sind, um die Funktionsweise des Gerätes nicht zu beeinträchtigen. Bei induktiven Sensoren ist eine Distanz zu einem metallischen Werkstoff vor der aktiven Fläche notwendig, die mindestens das Dreifache des Nennschaltabstandes beträgt. Der korrekte Einbau von nicht bündig einzubauenden Sensoren erfordert zudem, dass sich kein Störmaterial in einem Abstand befinden darf, der den Durchmesser der Detektionsfläche unterschreitet.
D: Durchmesser der aktiven Fläche (Angaben im Datenblatt)
1. Nicht bündig einzubauender Sensor, 2. Bündig einbaubarer Sensor
Der Schaltabstand induktiver Sensoren
Der Abstand, bei dem induktive Sensoren schalten wird als sogenannter Schaltabstand bezeichnet. Je nach angenähertem Metall ist für die meisten induktiven Sensoren ein Korrekturfaktor zu berücksichtigen, der den Schaltabstand verringert. Folgende Tabelle gibt die Faktoren für unterschiedliche Metalle der meisten induktiven Sensoren an:Seit einiger Zeit gibt es sogenannte Faktor-1-Sensoren, die für alle Metalle einen identischen Schaltabstand (Faktor 1) aufweisen. Die Schaltfrequenz von induktiven Sensoren liegt meist im Bereich zwischen einigen hundert bis einigen tausend Schaltungen pro Sekunde. Induktive Sensoren haben damit eine sehr schnelle Reaktionszeit und können zum Beispiel für Drehzahlüberwachung eingesetzt werden.
Induktive Sensoren gehören zu den Positionssensoren. Sie finden immer dann Anwendung, wenn die Position eines metallischen Objektes innerhalb eines Bereiches von wenigen Millimetern bis einigen Zentimetern erkannt werden soll. Der Erfassungsbereich ist dabei abhängig von der Bauart des Sensors. Der Einsatz von Sensoren ist als Informationsgeber für die Steuerung in nahezu allen automatisierten Abläufen eine unbedingte Voraussetzung. Induktive Näherungsschalter von autosen liefern notwendige Signale über Positionen und Endlagen und dienen als Impulsgeber für Zählaufgaben oder zur Drehzahlerfassung. Je nach Reichweite und Schutzart werden die induktiven Sensoren in den unterschiedlichsten Applikationen eingesetzt.
Induktive Sensoren gehören zu den Positionssensoren. Sie finden immer dann Anwendung, wenn die Position eines metallischen Objektes innerhalb eines Bereiches von wenigen Millimetern bis einigen Zentimetern erkannt werden soll. Der Erfassungsbereich ist dabei abhängig von der Bauart des Sensors. Der Einsatz von Sensoren ist als Informationsgeber für die Steuerung in nahezu allen automatisierten Abläufen eine unbedingte Voraussetzung. Induktive Näherungsschalter von autosen liefern notwendige Signale über Positionen und Endlagen und dienen als Impulsgeber für Zählaufgaben oder zur Drehzahlerfassung. Je nach Reichweite und Schutzart werden die induktiven Sensoren in den unterschiedlichsten Applikationen eingesetzt.
Unsere induktiven Sensorklassen
Standard Class
Induktive Sensoren der Standard Class von autosen eignen sich für alle Standardapplikationen ohne besondere Umweltansprüche und bieten das beste Preis-/ Leistungsverhältnis in der Fabrikautomation.
High Resistance Class
Die induktiven Sensoren der High Resistance Class von autosen sind robust und zuverlässig, besitzen einen großen Betriebstemperaturbereich und sind durch ihre hohe Schutzart von bis zu IP69k auch für anspruchsvollere Applikationen und die Anwendung in rauen Industrieumgebungen geeignet.
Ganzmetallgehäuse
Des Weiteren bietet autosen induktive Sensoren mit Ganzmetallgehäuse an, die durch ihre aktive Fläche aus Metall besonders robust sind. Sie wurden für die Anwendung in der Lebensmittelindustrie und in Nassbereichen optimiert und den besonderen Ansprüchen dieser Umgebungen bestens gewachsen. Induktive Sensoren mit Ganzmetallgehäuse überstehen auch häufige Reinigungsprozesse und Temperaturwechsel.
Faktor-1-Sensoren
Unsere induktiven Faktor-1-Sensoren sind die Problemlöser für fast alle Applikationen. Sie weisen für alle Metalle den gleichen Schaltabstand auf (Korrekturfaktor=1 für alle Metalle). Durch ihre hohe Schutzart von IP69k sind sie auch für anspruchsvolle Applikationen geeignet. Die Faktor-1-Sensoren sind resistent gegen Öle und Schmiermittel und besitzen eine sehr hohe Schaltfrequenz für eine hohe Anlagenverfügbarkeit.
IO-Link
Unsere induktiven Sensoren mit IO-Link können mit einem IO-Link Master konfiguriert und betrieben werden. So können Konfigurationen wie Schließer/ Öffner, p-/ n-schaltend und vieles mehr auf Ihre Bedürfnisse eingestellt und dauerhaft gespeichert werden. Der Sensor kann via IO-Link sogar den gemessenen Abstand sowie Diagnosedaten übermitteln. Wenn Sie kein IO-Link nutzen, dann kann der Sensor klassisch als Näherungsschalter verwendet werden.
Miniatursensoren
Unsere induktiven Miniatursensoren in zylindrischer Bauform Ø3 mm, Ø4 mm, M5 & Ø6,5 mm eignen sich besonders in Applikationen mit beengten Einbaubedingungen. Sie eignen sich daher ideal für die Handlingstechnik, Robotik und viele weitere Applikationen mit wenig Platz.
Induktive oder Kapazitive Sensoren
Für eine Positionserfassung bei metallischen Objekten und geringen Messbereichen im Bereich einiger Millimeter bis in den zweistelligen Zentimeterbereich sind sie bestens geeignet. Für die Positionserfassung von nichtmetallischen Objekten oder wenn eine größere Reichweite benötigt wird, sind induktive Sensoren allerdings nicht geeignet. Hier sollte man auf die kapazitiven Sensoren zurückgreifen, die bei geringen Messbereichen Objekte unabhängig von Material und Oberflächenbeschaffenheit erkennen. Werden größere Reichweiten benötigt empfiehlt sich der Einsatz von Ultraschallsensoren, die ebenfalls mit allen Materialien und Oberflächenbeschaffenheiten arbeiten können, oder von optischen Sensoren für nichttransparente Objekte.
Vor- und Nachteile von Induktiven Sensoren
Induktive Sensoren bieten im Vergleich zu mechanischen Schaltern beste Vorrausetzungen:
- hohe Schaltfrequenzen
- eine besonders hohe Schaltgenauigkeit Arbeitsweise
- und natürlich eine verschleißfreie, berührungslose Arbeitsweise bei der Erfassung aller Metalle
Induktive Sensoren bieten ideale Voraussetzungen für den Einsatz in rauen Industrieumgebungen:
- sie sind unempfindlich gegen Staub, Feuchtigkeit und Vibration
- besitzen eine berührungslose und verschleißfreie Arbeitsweise und
- sogar Ablagerungen auf der aktiven Fläche schränken ihre Funktion nicht ein
Induktive Sensoren arbeiten, unabhängig davon ob das zu erfassende Objekt bewegt oder unbewegt ist, gleichbleibend exakt und zuverlässig.
Alle Vorteile der induktiven Sensoren auf einen Blick:
- Zuverlässige Positionserkennung metallischer Objekte bei geringen Messbereichen
- Berührungslose und verschleißfreie Arbeitsweise
- Exakte Messung unabhängig von Bewegung oder Stillstand des Objektes
- Unempfindlich gegen Ablagerungen auf der aktiven Fläche
- Unempfindlich gegen Staub, Feuchtigkeit und Vibration
- Großer Betriebstemperaturbereich
- Hohe Schutzarten
- Hohe Schaltfrequenzen und hohe Schaltgenauigkeit
- Erhöhte Schaltabstände
- Kurzschluss- und Verpolungssicher
Anwendungsbeispiele für induktive Sensoren
Induktive Sensoren können dank ihrer Vielfalt in den verschiedensten Applikationen und Bereichen eingesetzt werden. Mit ihrer hohen Schutzart und Robustheit eignen sie sich für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, Getränkeindustrie und der Robotik.
Hier einige Anwendungsbeispiele:
- Detektion von beweglichen Maschinenkomponenten und zu bearbeitenden Objekten
- Zählen von metallischen Komponenten bei der Komponentenzuführung und Fördertechnik
- Hochpräzise Referenzierung der Nullposition von beweglichen Teilen in der Robotik
- Positionskontrolle
- Stallantriebe
- Werkzeugmaschinen
- Hydraulikaggregate
- uvm.