Induktive Sensoren

Die „Metal Face“ Sensoren sind rundum aus Edelstahl. Bei einigen Anwendungen werden besonders hohe Anforderungen an die Robustheit von Sensoren gestellt. Zum Beispiel beim Einsatz von Sensoren in Werkzeugmaschinen wirken auf den Sensor sowohl hohe Kräfte, Abrasion als auch aggressive Medien ein.

Um dennoch eine hohe Lebenszeit zu garantieren, werden hier Sensoren mit einer aktiven Fläche aus Edelstahl eingesetzt. Diese Baureihe (NMB…) steht in 2 Versionen für ferromagnetische (FE) und nicht-ferromagnetische (NFE) Metalle zur Verfügung.

Induktive Analoggeber erfassen ein metallisches Objekt innerhalb ihres Arbeitsabstandes und setzen die Entfernung in ein proportionales analoges Ausgangssignal um, wobei kein Schaltverhalten mehr auftritt. Dadurch sind sie vor allem für Anwendungen in der Mess- und Regelungstechnik sehr gut geeignet.

Das Produktsortiment von Pepperl+Fuchs umfasst Arbeitsschaltabstände von 2 ... 5 mm, 3 ... 8 mm und 15 ... 40 mm. Aufgrund der geringen Temperaturabweichung unserer Analoggeber von nur 1/1000 des Endwerts pro Grad Celsius, wird die zuverlässige Funktion auch bei nicht konstanten Umgebungsbedingungen realisiert.

In einem modernen Anlagenkonzept verhelfen spezielle integrierte Schaltungen Näherungsschaltern zu eigener „Intelligenz“ und erweitern deren Funktionalität. Diese Näherungsschalter sind dadurch in der Lage, sich selbst und ihre Zuleitungen zu überwachen und mit einer übergeordneten Einheit (z. B. SPS) Daten auszutauschen.

Es lassen sich bis zu 31 (Spezifikation 2.0) oder 62 (Spezifikation 2.1) AS-Interface-Näherungsschalter pro Master an einen Strang anschließen. Näherungsschalter mit AS-Interface sind mit einer Vorausfallanzeige, einer Ein-/ Ausschaltverzögerung und einer Oszillatorüberwachung ausgestattet. Diese Sensoren stehen in zylinderförmiger, quaderförmiger und aufschraubbarer F-Bauform zur Verfügung.

Druckfeste Näherungsschalter sind unter anderem geeignet zum Einsatz in hydraulischen Stellgliedern. Sie sind druckfest bis 350 bar (M18) bzw. 500 bar (M12) dynamisch auf die aktive Fläche.

Die Druckfestigkeit wird durch eine Stirnfläche aus Keramik erreicht, die in das Edelstahlgehäuse eingerollt wird. Außerdem ist eine Nut im Gehäuse eingearbeitet (O-Ring).

Bei bestimmten Anwendungen erleichtern Näherungsschalter mit erhöhtem Schaltabstand die Lösung von Erfassungsproblemen z. B. bei beengten Platzverhältnissen, bei der Detektion von kleinen Gegenständen und bei ungünstigen Reduktionsfaktoren.

Hinzu kommt, dass sie bei unzureichenden Einstellungsmöglichkeiten, für die Tolerierung eines großen mechanischen Spiels und beim Einsatz von Schutzüberzügen eine wesentliche Rolle spielen. Für diese Einsatzbereiche bietet Pepperl+Fuchs in einigen Baureihen Näherungsschalter mit erhöhtem Schaltabstand an.

Die Kennwerte von Spannung und Strom bei dieser Art von Sensoren sind so niedrig, dass sie gefahrlos in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden können. Ein „N“ am Ende der Kennzeichnung, zum Teil mit einer Zahl kombiniert, identifiziert diese Produktfamilie.

Die Leistungsbegrenzung wird im zugehörigen Betriebsmittel realisiert. Dies bedeutet, dass der Kreis, der einen NAMUR-Näherungssensor beinhaltet, nur eigensicher ist, wenn er über einen entsprechenden Trennverstärker versorgt wird.

Überall in der Verfahrenstechnik werden in großer Zahl Armaturen zur Produktflusskontrolle eingesetzt. In der überwiegenden Anzahl der Applikationen werden diese Armaturen durch eine Wellenrotation von 90° gesteuert, deren Stellung üblicherweise an das Leitsystem zurückgemeldet wird.

Solche Positionsrückmelder werden sowohl in Normgehäusen nach VDI/VDE 3845 als auch als so genannte offene Lösungen eingesetzt. Letztere werden direkt auf dem Antrieb montiert und bieten neben einer schnellen Montage den Vorteil, dass sie leicht ausgetauscht werden können und extrem kompakt sind. Im Gegensatz hierzu sind die festen Gehäuseformen normiert, gut geschützt und bieten integrierte Klemmen für Schalter und Steuerventil.

Ringinitiatoren sind mit einer ringförmigen Spule ausgestattet. Der Schalter wird bedämpft, sobald sich ein metallischer Gegenstand im Innern des Rings befindet.

Typische Anwendungsfälle stellen das Erkennen und Zählen von metallischen Kleinteilen dar, die durch den Initiator transportiert werden. Dabei werden sowohl FE-Metalle als auch NE-Metalle erkannt.

Schlitzinitiatoren bestehen aus zwei gegenüberliegenden Spulensystemen. Bringt man eine Metallfahne in den Schlitz zwischen den beiden Spulen, so verringert sich deren induktive Kopplung. Ab einer bestimmten Eintauchtiefe unterschreitet die Kopplung ihren kritischen Wert - der Initiator schaltet.

Aufgrund seiner Bauart ist der Schlitzinitiator weitgehend unempfindlich gegenüber Positionsänderungen der Bedämpfungsfahne in Richtung der Kernachse, so dass hier keine hohen Anforderungen an mechanische Toleranzen gestellt werden. Auch der Einfluss der Materialparameter der Bedämpfungsfahne auf den Schaltpunkt ist sehr viel geringer als bei zylindrischen Näherungsschaltern.

Unter besonderen Umweltbedingungen ist die Dichtigkeit von Standardsensoren nicht immer gewährleistet. Wenn z. B. in einer Fahrzeugwaschanlage solche Näherungsschalter mit hohem Druck bestrahlt werden, wird Wasser zwischen Wandung und Vergussmasse hineingepresst. Pepperl+Fuchs hat daher Maßnahmen für diese Standardsensoren getroffen, die solche Effekte reduzieren und einen problemlosen Einsatz im normalen Bereich gewährleisten.

Einige solcher Maßnahmen sind enge Passungen zwischen Kunststoffkappen und Hülsen, Plasmareinigung aller Oberflächen, die mit Vergussmasse benetzt werden, sowie ein Vorverguss zur zusätzlichen Kapselung des Spulensystems. Damit lassen sich Eigenschaften erreichen, die deutlich über den für die Einteilung in IP67/ IP68 notwendigen Prüfungen liegen.

Näherungsschalter zum Einsatz in Schweißanlagen zeichnen sich, neben ihrer hohen Störfestigkeit gegenüber starken Magnetfeldern, durch eine größere mechanische Robustheit entsprechend den rauen Umgebungsbedingungen aus.

Zum einen besitzen sie zum Schutz gegen wegsprühende, flüssige Metallperlen beim Schweißen eine Stirnfläche aus Ryton und zum anderen sind die Gehäuse aus PTFE-beschichtetem Messing.

Im Prinzip entsprechen diese Näherungssensoren den NAMUR-Typen, jedoch mit einem besonderen Verhalten: Bei einer Fehlfunktion des Sensors, des Auswertegerätes oder der gemeinsamen Verbindungsleitung geht der Ausgang des Auswertegerätes automatisch in den sicheren „Aus“-Zustand.

Diese Sensoren werden mit der Kennung SN oder S1N am Ende der Kennzeichnung identifiziert. Die Sicherheitsfunktion ist nur in Kombination mit entsprechenden Auswertegeräten gewährleistet.