Sensorleitungen
Sensorleitungen für alle Applikationen. Egal ob raue Industrieumgebung, Kontakt mit Öl- und Schmiermitteln oder Einsatz in Lebensmittel- und Nassbereichen. Hier finden Sie die richtige Sensorleitung für Ihre Anwendung.
Was sind Sensorleitungen?
Sensorleitungen, auch bekannt als Sensorkabel oder Sensor-/Aktor-Kabel, sind unverzichtbare Komponenten in der Automatisierungstechnik. Sie ermöglichen die Verbindung von Sensoren, Aktoren und anderen Feldgeräten mit einer Steuerung oder Auswerteeinheit. Sensoren dienen dazu physikalische Größen, wie Umdrehung, Geschwindigkeit, Abstand, Druck oder Temperatur, in elektrische Normsignale umzuwandeln. Sensorkabel übertragen diese Signale und liefern häufig auch die notwendige Spannungsversorgung für die angeschlossenen Geräte. Dadurch sind sie essenziell für die reibungslose Kommunikation der verschiedenen Komponenten innerhalb einer Maschine und spielen eine Schlüsselrolle für den zuverlässigen Betrieb von Maschinen und Anlagen.
Typischerweise verfügt eine Seite des Kabels über eine genormte Steckverbindung (Buchse), die perfekt auf den Stecker eines Sensors oder Aktors abgestimmt ist. Die gegenüberliegenden, offenen Enden dienen dem elektrischen Anschluss an die Steuerung oder Auswerteeinheit. Sensorkabel, die an beiden Enden mit umspritzten Steckverbindungen ausgestattet sind, werden als Verbindungsleitungen bezeichnet. Sie bieten eine durchgängig hohe Schutzart und werden daher oft für den Anschluss von Sensoren an Feldgeräte, die sich außerhalb des Schaltschranks befinden, verwendet.
Wo werden Sensorleitungen eingesetzt?
Sensorleitungen spielen eine unverzichtbare Rolle in verschiedenen industriellen Applikationen, indem sie die Verbindung zwischen Sensoren und Steuerungssystemen herstellen. Sie kommen in zahlreichen Branchen zum Einsatz, darunter die Pharma- und Lebensmittelindustrie, die Automobilindustrie und bei mobilen Arbeitsmaschinen. Überall dort, wo eine Vernetzung von Sensoren und Aktoren in Maschinen und Anlagen erfolgt, sind Sensorleitungen essenziell. Es ist jedoch wichtig, die spezifischen Einsatzbereiche und die Anforderungen, die diese Sensorkabel erfüllen müssen, zu verstehen. Wenn die Leitung nicht ordnungsgemäß funktioniert oder den Umgebungsbedingungen nicht standhält, kann dies schwerwiegende Konsequenzen haben. Im schlimmsten Fall führt dies zu einem Anlagenstillstand, was hohe Kosten verursachen kann. Daher ist die sorgfältige Auswahl und Wartung des Kabels entscheidend für einen reibungslosen und effizienten Betrieb industrieller Anlagen.
Welche Signale übertragen Sensorleitungen?
Sensorleitungen übertragen verschiedene Arten von Signalen, die je nach Anwendung und Sensor unterschiedlich sein können. Hier sind einige der wichtigsten Signaltypen, die über Sensorleitungen übertragen werden, und die speziellen Anforderungen, die dabei zu beachten sind:
Schaltsignale
Schaltsignale sind digitale Signale, die Zustandsänderungen anzeigen, wie beispielsweise ein „Ein“- oder „Aus“-Zustand („Klick-Klack“). Sie werden durch einen PNP- oder NPN-Transistor erzeugt und sind das typische Ausgangssignal von Näherungsschaltern. Schaltsignale sind weniger empfindlich gegenüber langen Kabellängen und Störungen im Vergleich zu Analogsignalen.Analoge Signale
Analogsignale sind kontinuierliche Signale, die variable physikalische Größen wie Abstand, Temperatur, Druck und mehr darstellen. Sie werden meistens als Stromsignal (0/4...20 mA) oder Spannungssignal (0/2...10 V) ausgegeben. Bei der Übertragung über Sensorleitungen ist die Leitungslänge von großer Bedeutung. Lange Sensorkabel können zu Signalverlusten und Verfälschungen führen. Zudem sind Analogsignale anfällig für elektromagnetische Störungen (EMV). Daher sollte man bei langen Kabeln prüfen, ob abgeschirmte Kabel empfehlenswert sind.IO-Link Signale
IO-Link ist eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle für die Verbindung von Sensoren und Aktoren. Die maximale Leitungslänge für IO-Link beträgt 20 Meter zwischen Sensor und Master. Dieser Wert sollte nicht überschritten werden, um eine zuverlässige Kommunikation zu gewährleisten. Ein geschirmtes Kabel ist für IO-Link-Systeme nicht erforderlich.Temperaturabhängiger Widerstand
Bei der Temperaturmessung mit Widerstandsthermometern wie Pt100 oder NTC ist die Leitungslänge ebenfalls entscheidend. In einer 2-Leiter-Schaltung addiert sich der Widerstand der Leitung zum gemessenen Temperaturwiderstand, was zu Messfehlern führen kann. Daher sollten für genaue Messungen entweder 3- oder 4-Leiter-Schaltungen verwendet werden, da durch dieses Messverfahren der Leitungswiderstand kompensiert wird.Impulse und Frequenzen
Impulse und Frequenzsignale werden häufig für die Drehzahlmessung oder das Zählen von Produkten verwendet. Hierbei handelt es sich um pulsierende oder oszillierende Signale, die genaue Zeitinformationen liefern. Auch hier kann die Leitungslänge die Signalqualität beeinflussen, und EMV-Schutz ist wichtig, um Störungen zu vermeiden. Standard Class PVC |  Standard Class PUR |  High Resistance Class PVC |  High Resistance Class PUR | |
|---|---|---|---|---|
| Dauerhafte Rüttelsicherung mit Sägezahnkontur | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Mechanischer Schutz gegen zu starkes Überpressen der Dichtung | ✓ | ✓ | ||
| Anzahl Biegezyklen in Schleppkettenanwendungen | 2 Mio. | 2 Mio. | 5 Mio. | 5 Mio. |
| Integrierte LED in der Steckverbindung (nur bei abgewinkelter M12 Sensorleitung) | ✓ | ✓ | ||
| Öl-, Fett- und Kühlschmier-mittelbeständigkeit | ✓ | ✓ | ||
| Beständigkeit gegen Reinigungs- und Desinfektionsmittel | ✓ | |||
| Korrosionsfest (V4A-Mutter) | ✓ | |||
| Gute Beständigkeit gegen UV-Strahlen | ✓ | ✓ | ||
| Hohe Schutzart IP67 / IP68 / IP69K | IP67 | IP67 | ✓ | ✓ |
| Vergoldete Kontakte | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Silikonfrei | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Halogenfrei | ✓ | |||
| UL (-Zertifizierung) | ✓ | ✓ |
Wie wählen Sie die richtige Sensorleitung für Ihre Applikation aus?
Die Wahl der passenden Sensorleitung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit und Sicherheit Ihrer Anlage. Da jede Applikation unterschiedliche Anforderungen stellt, ist es wichtig, mehrere technische Aspekte zu berücksichtigen. Im Folgenden werden die wichtigsten Spezifikationen erläutert, die Sie bei der Auswahl beachten sollten. Zusätzlich werden branchenspezifische Anforderungen besprochen, die je nach Einsatzgebiet relevant sein können.
Was ist bei der Steckverbindung zu beachten?
Ein zentraler Aspekt bei der Auswahl einer Sensorleitung ist die richtige Steckverbindung. In der Sensorik werden überwiegend genormte Rundsteckverbindungen verwendet, die speziell so gestaltet sind, dass sie sich nur korrekt in die passende Gegenverbindung einfügen lassen. Dies gewährleistet eine sichere und fehlerfreie Installation.
- Geschlecht: Üblicherweise haben Sensoren männliche Stecker. Die Anschlussleitung muss daher mit einer weiblichen Buchse ausgestattet sein, um eine passgenaue Verbindung zu ermöglichen.
- Durchmesser: Der Durchmesser der Steckverbindung ist ebenfalls von Bedeutung. Stecker und Dosen lassen sich nur dann koppeln, wenn sie den gleichen Durchmesser aufweisen. Die Wahl des Durchmessers hängt von der Größe des Sensors und der Anzahl der zu übertragenden Signale ab. M12 ist der am häufigsten verwendete Standarddurchmesser in der Sensorik. Kleinere Geräte nutzen oft M8, während M5 sehr selten bei kompakten Designs zum Einsatz kommt.
- Gerade oder gewinkelt: Sensorleitungen sind mit geraden oder abgewinkelten Steckverbindern erhältlich. Gerade Ausführungen sind am gebräuchlichsten, während abgewinkelte Verbinder dort eingesetzt werden, wo wenig Platz verfügbar ist.
- Kodierung: Die Kodierung sorgt dafür, dass Stecker und Dosen nur in der richtigen Ausrichtung miteinander verbunden werden können. Dies verhindert Fehler beim Anschließen. A-Kodierungen sind typischerweise für Sensoren vorgesehen, während B-Kodierungen für Feldbus-Systeme und D-Kodierungen für Industrial Ethernet verwendet werden.
- Anzahl der Pole: Die Anzahl der Pole bestimmt wie viele belegte Pins in der Steckverbindung vorhanden sind. Das hängt von der elektrischen Anschlussbelegung des Sensors ab. Sensoren benötigen in der Regel 2 Pins für die Spannungsversorgung und 1-3 Pins für die Signalübertragung. Sensorleitungen sind aus diesem Grund meist 3-, 4- oder 5-polig. Bei sehr komplexen Geräten können auch 8-polige Sensorleitungen erforderlich sein. 4-polige M12-Sensorleitungen sind in der Sensorik am weitesten verbreitet und werden häufig auch in 3-poligen Applikationen verwendet. Vorsicht: Bei M8-Sensorleitungen können 4-polige Buchsen nicht auf 3-polige Stecker gesteckt werden - bei M12 schon!
- LED-Anzeige: Integrierte LEDs können sehr nützlich sein, um die Funktion von Sensor und Leitung zu überprüfen. Die LED-Farben entsprechen meist Grün für die Energieversorgung und gelb für einen aktiven Schaltausgang. Dies sollte ausschließlich für I/O-Signale, wie Schaltausgänge, IO-Link oder Frequenzsignale, verwendet werden. Bei Analogausgängen besteht die Gefahr, dass die LEDs die Messwerte verfälschen und dadurch zu Fehlmessungen führen.
Was ist bei Sensorkabeln grundlegend zu beachten?
Neben der richtigen Steckverbindung spielt die Auswahl des passenden Sensorkabels eine entscheidende Rolle bei der Wahl der Sensorleitung. Mehrere Faktoren müssen dabei berücksichtigt werden, um eine optimale Funktion und Langlebigkeit der Sensorkabel zu gewährleisten.
- Elektrische Daten: Die Leitung sollte für den Spannungsbereich und die max. Strombelastbarkeit geeignet sein. Stellen Sie sicher, dass die elektrischen Angaben im Datenblatt für Ihre Anwendung ausreichend sind.
- PVC oder PUR: Das Mantelmaterial sollte an die Umgebungsbedingungen der Anwendung angepasst sein. PVC ist kostengünstig und bieten eine gute chemische Beständigkeit, während PUR besonders widerstandsfähig gegenüber Abrieb, Öl und mechanischen Belastungen sind. Für Applikationen in der Industrie, die mit Öl- und Kühlmitteln arbeiten, sind PUR-Kabel oft die bessere Wahl.
- Adern: Die Anzahl der Adern muss den Anforderungen des Sensors entsprechen. In der Regel werden zwei Adern für die Spannungsversorgung und eine oder mehrere Adern für die Signalübertragung benötigt. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass ausreichend Adern vorhanden sind, um alle notwendigen Informationen zu übertragen.
- Schirmung: In Umgebungen mit hoher elektromagnetischer Beeinflussung (EMV) oder bei der Übertragung von Analogsignalen über größere Strecken sollte ein geschirmtes Kabel verwendet werden. Die Schirmung schützt die Signalisierung vor externen Störungen und sorgt für eine zuverlässige Signalübertragung, selbst über größere Entfernungen.
- Querschnitt: Der Kabelquerschnitt muss auf die zu übertragende Stromstärke abgestimmt sein. Ein zu geringer Querschnitt kann zu Überhitzung und Signalverlusten führen, während ein zu großer Querschnitt unnötige Kosten verursacht. Typische Querschnitte für Sensorleitungen liegen zwischen 0,25 mm² und 0,34 mm², abhängig von der Anwendung.
- Länge: Die Kabellänge sollte sorgfältig gewählt werden, um sicherzustellen, dass die Leitung ausreichend Spielraum bietet, ohne übermäßig lang zu sein. Ein zu langes Kabel verursacht unnötige Kosten, während ein zu Kurzes die Installation unnötig kompliziert macht.
- Biegeradius: Der Biegeradius gibt an, wie stark die Leitung gebogen werden kann, ohne dabei Schaden zu nehmen. In bewegten Applikationen oder beengten Einbausituationen ist es wichtig, auf einen kleinen Biegeradius zu achten, um Kabelbruch und vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden.
- Temperaturbeständigkeit: Sensorleitungen müssen den Temperaturanforderungen der Umgebung standhalten. PVC-Kabel sind meist für Temperaturen bis etwa +70°C geeignet, während PUR deutlich hitzebeständiger ist und auch bei höheren Temperaturen ihre Funktion behalten. Achten Sie darauf, die Temperaturbeständigkeit entsprechend Ihrer Applikation zu wählen.
- Silikonfrei: Silikonfreie Sensorleitungen sind in Lackieranlagen und sensiblen Industrien wie der Automobilproduktion wichtig, da Silikon Verunreinigungen verursachen kann, die Lackierfehler erzeugen.
- Halogenfrei: Halogenfreie Materialien bieten erhöhten Brandschutz, da sie im Brandfall weniger giftige Gase und Rauch freisetzen. Sie sind ideal für Applikationen mit hohen Sicherheitsanforderungen.
Welche weiteren Faktoren sind zu berücksichtigen?
Neben den grundlegenden Spezifikationen gibt es eine Reihe zusätzlicher Features, die je nach Anwendungsfall von entscheidender Bedeutung sein können:
- Rüttelsicherung: In Applikationen, die Vibrationen oder Stößen ausgesetzt sind, sorgt eine Rüttelsicherung für eine stabile Verbindung und verhindert ein Lösen der Steckverbindung durch Schwingungen. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Installation und ist in der Fabrikautomation immer zu empfehlen.
- Öl- und Kühlschmiermittelbeständigkeit: In Industrieanwendungen, wie der Metallbearbeitung, müssen Sensorleitungen widerstandsfähig gegenüber Öl und Kühlschmiermitteln sein, damit keine Feuchtigkeit eintritt und die Verbindung dauerhaft dicht und sicher sichere ist.
- Schutzart: Die Schutzart gibt an, inwieweit eine Leitung vor dem Eindringen von Wasser und Staub geschützt ist. In der Fabrikautomation sollte IP65 / IP67 gegeben sein. In feuchten, staubigen oder besonders anspruchsvollen Umgebungen sind Sensorkabel mit IP66, IP68 und IP69K empfehlenswert.
- UV-Beständigkeit: Im Außenbereich oder in Umgebungen mit hoher UV-Strahlung ist es wichtig, dass die Sensorleitungen UV-beständig sind. Dies verhindert das frühzeitige Altern des Kabelmantels und stellt sicher, dass die Sensorkabel auch über größere Zeiträume hinweg zuverlässig funktionieren.
- Prüfungen und Zulassungen: Die Einhaltung bestimmter Prüfungen und Zulassungen ist oft Voraussetzung für den Einsatz von Sensorleitungen in speziellen Industrien oder Bereichen. Beispiele hierfür sind ATEX für den explosionsgefährdeten Bereich und ECOLAB für den Lebensmittel- und Pharmabereich.
Welche Anforderungen haben bestimmte Branchen an Sensorleitungen?
Verschiedene Branchen und Applikationen haben spezifische Anforderungen an Sensorleitungen. Je nachdem in welchem Bereich die Sensorkabel eingesetzt werden, sind einige besondere Faktoren zu beachten und es sollte sichergestellt werden, dass die gewählten Sensorleitungen die nötigen Eigenschaften mitbringen. Einige Beispiele dafür finden Sie im Folgenden.
- Werkzeugmaschinen: Diese erfordern Sensorleitungen, die beständig gegen Öl- und Kühlschmiermittel sind sowie Vibrations- und Rüttelfestigkeit aufweisen.
- Schleppketten: Hier sind exzellente mechanische Eigenschaften sowie Widerstandsfähigkeit gegen wiederholte Biegezyklen und Torsion notwendig, z.B. Robotik.
- Außenbereich: Sensorleitungen im Außenbereich müssen UV-beständig sein und sollten eine hohe Schutzart aufweisen.
- Hygiene- und Nassbereich: Im Außenbereich oder in Umgebungen mit hoher UV-Strahlung ist es wichtig, dass die Sensorleitungen UV-beständig sind. Dies verhindert das frühzeitige Altern des Kabelmantels und stellt sicher, dass die Sensorkabel auch über größere Zeiträume hinweg zuverlässig funktionieren.
- Lebensmittel- & Pharmaindustrie: Hier gelten die gleichen Anforderungen wie im Hygiene- und Nassbereich, zusätzlich kann eine ECOLAB-Zertifizierung notwendig sein.
- Ex-Bereich: Für explosionsgefährdete Bereiche ist eine ATEX-Zulassung erforderlich.
- Schweißen: Hier sind schweißfunkenbeständige Kabel und Muttern mit Spezialbeschichtung erforderlich.
Fazit: Die richtige Sensorleitung in 6 Schritten auswählen
Die richtige Sensorleitung zu wählen, ist entscheidend für die Zuverlässigkeit und Sicherheit Ihrer Applikation. Hier sind 5 Schritte, die Ihnen bei der Auswahl helfen:
Schritt 1: Steckverbindung wählen
Achten Sie auf Geschlecht (Stecker oder Dose), Durchmesser (Sensorleitung M8 oder Sensorleitung M12), Kodierung, Anzahl der Pole und ob eine gerade oder gewinkelte Steckverbindung erforderlich ist.
Schritt 2: Elektrische Daten prüfen
Stellen Sie sicher, dass die Sensorleitung uneingeschränkt für den Spannungsbereich und die Stromstärke in Ihrer Anwendung geeignet ist.
Schritt 3: Kabelauswahl treffen
Wählen Sie das geeignete Kabelmaterial (Sensorleitung PVC oder Sensorleitung PUR), die Anzahl der Adern, den passenden Querschnitt, sowie Länge, Biegeradius und Temperaturbeständigkeit, um die Anforderungen Ihrer Applikation zu erfüllen.
Schritt 4: Zusätzliche Features berücksichtigen
Überlegen Sie, ob spezielle Features wie Rüttelsicherung, UV-Beständigkeit oder Öl- und Kühlschmiermittelbeständigkeit benötigt werden, um eine optimale Leistung sicherzustellen.
Schritt 5: Schutzart beachten
Je nach Umgebungsbedingungen (Feuchtigkeit, Staub, Schmutz) sollte eine geeignete Schutzart (z.B. IP67, IP68, IP69K) gewählt werden.
Schritt 6: Prüfungen und Zulassungen
Achten Sie darauf, dass die Sensorleitungen alle erforderlichen Prüfungen und Zertifikate (z.B. ATEX, ECOLAB) für Ihre spezifische Industrie oder Anwendung erfüllen.
Diese Schritte helfen Ihnen dabei, die bestmögliche Sensorleitung für Ihre Applikation zu finden und den reibungslosen Betrieb Ihrer Anlage zu gewährleisten. Falls Sie noch Fragen haben, helfen unsere Experten Ihnen gerne weiter - kontaktieren Sie uns hier!