Bernstein: Gesamtprogramm Sensortechnik

Induktive Sensoren Funktionsprinzip Ein induktiver Näherungsschalter besteht im Prinzip aus vier Funktionsgruppen: einer Spule, einem Oszillator, einem Schwellwertschalter und einer Schaltendstufe mit Kurzschlussschutz. Der Oszillator generiert ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld, das aus der Spule an der aktiven Fläche nach außen austritt. Wenn ein Metallgegenstand in dieses Feld eintritt, werden in ihm Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströme entziehen dem Magnetfeld und damit dem Oszillator Energie: Er wird bedämpft. Der Energieentzug ist umso größer, je näher der Metallgegenstand an die aktive Fläche herangeführt wird. Der Schwellwertschalter schaltet bei einem definierten Wert der Bedämpfung die Schaltendstufe ein. Bei Näherungsschaltern mit Gleichspannungsversorgung ist dies ein NPN-Transistor, der den angeschlossenen Verbraucher gegen den Minuspol schaltet oder ein PNP-Transistor, der den Verbraucher gegen den Pluspol schaltet. Bei Wechselspannungsschaltern ist die Schaltendstufe ein Thyristor oder Triac. Schaltabstand Der erreichte Schaltabstand wird durch die Größe des Spulendurchmessers bestimmt. Größere Schaltabstände sind infolgedessen nur mit größeren Sensoren möglich. Der Schaltabstand ist sowohl abhängig von der Größe des zu erfassenden Metallgegenstandes als auch von dessen Material. Messplättchen Die Messung des Schaltabstandes erfolgt über ein quadratisches Messplättchen aus Stahl (ST 37), 1 mm dick. Die Kantenlänge entspricht dem Durchmesser der aktiven Fläche oder dem Dreifachen des Schaltabstandes, je nachdem, welcher Wert größer ist. Nennschaltabstand: (Sn) Der Nennschaltabstand ist eine Gerätekenngröße, die abhängig vom Spulendurchmesser ist. Realschaltabstand: (Sr) Der Realschaltabstand bezeichnet den effektiven Schaltabstand, der bei Nennspannung und Nenntemperatur gemessen wird. Er muss zwischen 90 %–110 % des Nennschaltabstandes liegen. Nutzschaltabstand: (Su) Die Messung dieses Schaltabstandes erfolgt innerhalb der zulässigen Temperatur- und Spannungsbereiche und beträgt 90 %–110 % des Realschaltabstandes. Arbeitsschaltabstand: (Sa) (Gesicherter Schaltabstand) Der Arbeitsschaltabstand berücksichtigt die Einflüsse der Versorgungsspannung, Temperatur und Exemplarsteuerungen. Ein sicheres Schalten ist innerhalb 0 %– 81 % des Nennschaltabstandes unter allen zulässigen Betriebsbedingungen gewährleistet. Sa ~ 0,81 Sn. Hysterese: (H) Die Hysterese bezeichnet die Differenz zwischen Einschaltpunkt bei Annäherung eines Objektes und Abschaltpunkt bei dessen Entfernung. Sie wird in Prozent bezogen auf den Nennschaltabstand angegeben und beträgt normalerweise 10 %. Die Hysterese ist absolut notwendig, um bei sich langsam annähernden Objekten ein Flattern des Ausganges, einen Temperaturdrift, elektrische Störungen oder Vibrationen zu verhindern. Wiederholgenauigkeit Die Wiederholgenauigkeit ist die Eigenschaft des Sensors, bei Annäherung desselben Objektes immer bei demselben Schaltabstand zu schalten. Die Abweichung ist normalerweise < 5 %. Reduktionsfaktoren Die Definition des Schaltabstandes basiert auf der Messung mit einem standardisierten quadratischen Messplättchen aus Stahl. Bei Verwendung anderer Materialien mit gleichen Abmessungen reduziert sich der Schaltabstand wie graphisch dargestellt. 12