Verfügbare Ausgangsarten

Im Folgenden erfahren Sie, für welche Ausgangsarten Magnetfeldsensoren angeboten werden und wie diese Ausgänge funktionieren.

Hinweis: Informationen zum elektrischen Anschluss unterschiedlicher Sensorausführungen nach Ausgangsart finden Sie unter Anschluss von Magnetfeldsensoren.

Magnetfeldsensoren von Pepperl+Fuchs sind schaltende Sensoren, also einfache Ein-/Aus-Schalter. Sie können zwischen zwei definierten Zuständen wechseln und so z. B. Aktuatoren wie Ventile, Klappen, Signalleuchten usw. steuern.

Magnetfeldsensoren können an Digital Inputs von speicherprogrammierbaren Steuerungen angeschlossen werden.

1. Sensor mit Reed-Schalter

Der Kontaktschalter besteht aus zwei ferromagnetischen sich teilweise überlappenden Schaltzungen, die mit hartem Metall beschichtet sind. Diese Schaltzungen werden unter Einfluss eines Permanentmagneten geschaltet und der Kontakt hergestellt. Eine Stromversorgung des Sensors ist nicht erforderlich bzw. vorgesehen (passiver Sensor). Sensoren mit Reed-Schalter sind unipolar, d. h. es gibt keine Vorzugsrichtung des Stromflusses.

2. Sensor mit NPN-Ausgang (Signal „negativ“)

Ein NPN-Ausgang des Sensors verbindet im geschalteten Zustand den Ausgangsanschluss mit Masse. Die Last wird zwischen der Versorgungsspannung L+ und dem NPN-Ausgang des Sensors angeschlossen.

3. Sensor mit PNP-Ausgang (Signal „positiv“)

Ein PNP-Ausgang des Sensors verbindet im geschalteten Zustand den Ausgangsanschluss mit der Versorgungsspannung des Sensors. Die Last wird zwischen PNP-Ausgang des Sensors und Masse L- angeschlossen. 

Hinweis: Tendenziell werden Sensoren mit PNP-Ausgang häufiger eingesetzt u. a. um Erdschlüsse auszuschließen.

4. Sensor mit Zweidrahtfunktion

Magnetfeldsensoren mit Zweidrahtfunktion nutzen diese gebräuchliche Ausgangsart mit nur 2 Ausgangsleitungen zur Stromversorgung und Signalübertragung. 

Der Sensor wird in Reihe zur angeschlossenen Last betrieben. In einer Reihenschaltung ist es irrelevant, in welcher Reihenfolge Sensor und Last angeordnet sind.

Funktionsweise

Ein Sensor mit Zweidrahtfunktion ist ein aktives Bauteil, das Energie benötigt, um zu funktionieren. Diese elektrische Energie bezieht der Sensor über die beiden Anschlussdrähte. Gleichzeitig signalisiert der Sensor über dieselben Anschlussdrähte seinen Schaltzustand.

Ein Sensor mit Zweidrahtfunktion wird gerne in der Funktionsweise mit einem mechanischen Schalter gleichgesetzt. Dennoch funktioniert ein solcher Sensor anders als ein mechanischer Schalter, der je nach Bedämpfungssituation des Sensors geöffnet oder geschlossen ist.  Über einen geöffneten mechanischen Schalter fließt kein Strom. Die angeschlossene Last wird nicht bestromt. Umgekehrt fällt über einem geschlossenen mechanischen Schalter im Idealfall keine Spannung ab. Die gesamte Versorgungsspannung liegt über der Last an.

Als aktives Bauteil benötigt ein Sensor mit Zweidrahtfunktion dagegen zu jeder Zeit Spannung und Strom. Auch im geschlossenen Zustand fällt eine nicht zu vernachlässigende Spannung über dem Sensor ab, die an der angeschlossenen Last fehlt. Im geöffneten Zustand fließt ein Strom durch den Sensor und die angeschlossene Last. Beim Betrieb eines Sensors mit Zweidrahtfunktion gibt es somit nie die eindeutigen Zustände „geöffnet“ und „geschlossen“.

Sensor mit Zweidrahtfunktion werden oft an Digital Inputs einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) betrieben. Diese Digital Inputs weisen abhängig von ihrem Typ gemäß EN 61131-2 einen Eingangswiderstand auf, der bei der Wahl des Sensors mit Zweidrahtfunktion beachtet werden muss. 

Gelegentlich werden Sensoren mit Zweidrahtfunktion an diskreten Lasten betrieben. Dabei ist der individuelle Widerstandswert der Last zu beachten. In den technischen Daten zu Sensoren mit Zweidrahtfunktion gibt es dazu keine direkten Angaben, da der Widerstandswert von der anlagenseitigen Betriebsspannung und dem minimalen und maximalen Betriebsstrom des Sensors abhängt.

5. Sensor mit NAMUR-Ausgangssignal

Ein Sensor dieser Ausgangsart erzeugt Ausgangssignale, die der NAMUR-Spezifikationen entsprechen.

Funktionsweise

NAMUR-Sensoren sind 2-Draht-Sensoren, die den Schaltzustand über bestimmte, in der Norm EN 60947-5-6 festgelegte, Stromwerte darstellen. In der Regel werden NAMUR-Sensoren an Trennschaltverstärker angeschlossen, die Stromwerte des NAMUR-Sensors interpretieren und in diskrete Schaltausgänge überführen. Zusammen mit einem geeigneten Trennschaltverstärker bilden NAMUR-Sensoren einen eigensicheren Stromkreis für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen. Neben der Schaltausgangssteuerung übernimmt der Trennschaltverstärker zusätzlich eine Kurzschluss- und Leitungsbruchüberwachung.

2 Varianten:

Traditionell haben NAMUR-Sensoren eine stetige Ausgangskennlinie. NAMUR-Sensoren mit dieser Ausgangscharakteristik sind im Typenschlüssel mit "N" gekennzeichnet.

Bereich 0: Nicht betätigter Bereich
Roter Bereich zwischen 0/I: Unzulässiger Bereich des Schaltverstärkers
Bereich I: Betätigter Bereich
Bereich ≤ 0.15 mA: Leitungsbruch
Bereich ≥ 6.5 mA: Kurzschluss

Daneben bietet Pepperl+Fuchs NAMUR-Sensoren mit binärem Schaltverhalten. NAMUR-Sensoren mit dieser Ausgangscharakteristik sind im Typenschlüssel mit "N0" (Öffnerverhalten) oder "N1" (Schließerverhalten) gekennzeichnet.

Bereich 0: Nicht betätigter Bereich
Roter Bereich zwischen 0/I: Unzulässiger Bereich des Schaltverstärkers
Bereich I: Betätigter Bereich
Bereich ≤ 0.15 mA: Leitungsbruch
Bereich ≥ 6.5 mA: Kurzschluss