Induktive Sensoren
Induktive Sensoren erzeugen ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld. In metallischen Messobjekten innerhalb des Feldes werden hierdurch Wirbelströme erzeugt, die zu einer Veränderung der Induktivität führen. Diese Verstimmung der Induktivität wird wiederum durch den Abstand, dem Material und der Größe des Objektes beeinflusst. Der Sensor erfasst die Änderung der Induktivität und wandelt sie in ein proportionales Ausgangssignal um.
Vorteile von berührungslosen induktiven Sensoren
- Das berührungslose Messsystem ist verschleißfrei und wird durch Schmutz und Staub nicht beeinflusst.
- Induktive Sensoren zeichnen sich durch sehr hohe Auflösungen von bis zu 0,012 µm aus.
- Das kleine Gehäuse mit Außengewinde ermöglicht eine schnelle und sichere Montage.
- Durch die hohe Schutzklasse von IP67, optional sogar IP69k, und einen Temperaturbereich von -40 bis +70 °C können die induktiven Sensoren auch unter extremen Bedingungen sicher eingesetzt werden.
Induktive Sensoren ISZL
| Messbereiche | 0...6 mm, 0...8 mm, 0...24 mm |
|---|---|
| Linearität max. | ±0,025 mm |
| Auflösung max. | 0,01 mm |
| Ausgang analog | 4...20 mA, 0...10 V |
| Schutzklasse | IP67 |
| Download | Datenblatt ISZL Bedienungsanleitung ISZL CAD-Daten (auf Anfrage) |
Induktiver Sensor ISZH
| Messbereich | 0...2 mm |
|---|---|
| Linearität max. | ±60 µm |
| Auflösung max. | 0,012 µm |
| Ausgang analog | 0...20 mA |
| Schutzklasse | IP67 |
| Download | Datenblatt ISZH Bedienungsanleitung ISZH CAD-Daten (auf Anfrage) |
Induktive Sensoren ISIP
| Messbereich | 0...7 mm |
|---|---|
| Linearität max. | ±0,35 mm |
| Auflösung max. | 0,005 mm |
| Ausgang analog | 4...20 mA |
| Schutzklasse | IP68/IP69K |
| Download | Datenblatt ISIP Bedienungsanleitung ISIP CAD-Daten (auf Anfrage) |
Induktive Sensoren - Messprinzip und Aufbau
Was sind induktive Sensoren?
Kurz gefasst: Induktive Sensoren basieren auf elektromagnetischen Prinzipien, um die Anwesenheit von Metallobjekten zu erkennen. Sie bestehen aus einem Schwingkreis, der eine Hochfrequenz erzeugt. Wenn ein metallisches Objekt in die Nähe des Schwingkreises gebracht wird, wird die Schwingungsfrequenz gestört und der Sensor erkennt das Objekt.
Berührungslose induktive Sensoren erzeugen um ihre Sensorfläche ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld. Dieses Feld wird von metallischen Objekten beeinflusst und zwar in Abhängigkeit von der Objektgröße, dem Material und dem Abstand zum induktiven Distanzsensor. Der Sensor erfasst diese Änderung und wandelt sie in ein proportionales Ausgangssignal um. Diese Messung findet berührungslos und somit verschleißfrei statt.
Im inneren eines induktiven Sensors erzeugt ein Oszillator ein elektromagnetisches Wechselfeld mit Hilfe eines Schwingkreises. Dieses Feld tritt an der aktiven Fläche des Sensors aus. Wenn sich ein metallisches Objekt der aktiven Fläche nähert, entziehen die, in dem Objekt induzierten, Wirbelströme dem Oszillator Energie. Hierdurch entsteht am Oszillatorausgang eine Pegeländerung, die in Abhängigkeit von der Distanz des Objektes das Ausgangssignal beeinflusst und eine induktive lineare Messung ermöglicht.
Was sind die Eigenschaften von induktiven Sensoren?
Induktive Sensoren verfügen über eine Reihe von Eigenschaften, die sie für verschiedene Anwendungen geeignet machen. Einige dieser Eigenschaften sind:
- Empfindlichkeit: Induktive Sensoren können sehr empfindlich sein und sogar kleine Metallteile erkennen.
- Nichtkontakt: Induktive Sensoren arbeiten ohne direkten Kontakt mit dem zu erkennenden Objekt, was ihre Lebensdauer und Zuverlässigkeit erhöht.
- Robustheit: Induktive Sensoren sind robust und widerstandsfähig gegenüber Vibrationen und Stößen, was sie ideal für den Einsatz in rauen Umgebungen macht.
- Präzision: Induktive Sensoren bieten eine hohe Präzision bei der Erkennung von Metallteilen, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen eine genaue Positionierung erforderlich ist.
Induktive Positions-Sensoren - Montage
Bei induktiven Positionssensoren hat die Einbausituation einen großen Einfluss auf die Qualität der Messung. Eine fehlerhafte Montage kann die Messbereiche und Linearität der induktiven Sensoren negativ beeinflussen. Hierbei ist vor allem der Abstand zu elektrisch leitenden Material um den wichtig. Beim Einsatz von mehreren induktiven Weggebern ist zudem der Abstand zwischen den Weggebern zu beachten, damit die induktive lineare Messung ohne Störung erfolgt.
In den Datenblätter der induktiven Sensoren ist die jeweilige optimale Einbauart angegeben.
Montageart bündig
Induktive Sensoren mit bündiger Einbauart sind so konstruiert, dass die aktive Fläche (Orange in der Abbildung) seitlich abgeschirmt ist. Dadurch kann der Sensorkopf auch in elektrisch leitendem Material bündig eingebaut werden. Wenn mehrere induktive Weggeber nebeneinander verwendet werden sollen, muss zwischen den Sensoren ein Abstand, der mindestens dem Durchmesser der Sensoren entspricht, eingehalten werden.
Induktiver Wegaufnehmer - Montageart quasi bündig
Ein induktiver Wegaufnehmer kann auch quasi-bündig eingebaut werden. Bei der quasi-bündigen Einbauart muss ein kleiner Bereich um den Sensorkopf frei von elektrisch leitenden Material sein. Der Bereich entspricht einem drittel des Messbereichs des induktiven Wegaufnehmers. Beim Einsatz von mehreren Sensoren mit quasi-bündiger Einbauart ist darauf zu achten, dass ein Abstand von mindestens dem doppelten Durchmesser der Sensoren eingehalten wird.
Montageart nicht-bündig
Induktive Abstandssensoren mit nicht-bündiger Einbauart erfordern einen größeren Freiraum um den Sensorkopf, verfügen dafür aber meist über größere Messbereiche. Die nicht-bündige Einbauart erfordert einen freien Bereich, der mindestens dem doppeltem Messbereich entspricht. Der Abstand zwischen zwei induktiven Abstandssensoren darf den dreifachen Sensordurchmesser nicht unterschreiten.
Einfluss der Größe des Messobjekts
Bei der Messung mit induktiven Sensoren ist auf eine Ausreichende Größe des Messobjekts zu achten. In den Datenblätter wird die Mindestzielgröße anhand einer Normmessplatte beschrieben. Unterschreitet das Messobjekt die Mindestzielgröße, so verringert sich der Messbereich der Sensoren, wie auf der folgenden Grafik zu erkennen ist.
Einfluss des Material des Messobjekts
Induktive Sensoren von WayCon sind für die Messung auf Baustahl optimiert. Diese Stahlart zeichnet sich durch weichmagnetische Eigenschaften aus (Permeabilitätskoeffizient >1). Wird auf ein anderes metallisches Zielmaterial gemessen ändern sich der Messbereich und die Linearität des Sensors.
Einfluss von Temperaturänderungen
Induktive Sensoren werden als hochpräzise, empfindliche Messgeräte durch Temperaturschwankungen während der Messung beeinflusst. Optimaler Weise sollten Messungen mit induktiven Sensoren daher bei konstanter Temperatur durchgeführt werden. Stark schwankende Temperaturen vermindern Messbereich und Linearität des Messsystems.
Was sind typische Anwendungen von induktiven Sensoren?
Induktive Abstands-Sensoren werden in vielen Branchen für die zuverlässige und präzise Erkennung von Metallobjekten eingesetzt. Daher finden induktive Sensoren in einer Vielzahl von Branchen Anwendung, einschließlich:
- Automobilindustrie: Induktive Abstandssensoren werden in Fahrzeugen eingesetzt, um die Position von Metallteilen wie Nockenwellen und Kurbelwellen zu erkennen. Diese Sensoren helfen dabei, den Motorbetrieb zu steuern und eine genaue Zündzeitpunktsteuerung zu gewährleisten.
- Lebensmittel- und Getränkeindustrie: Induktive Abstands-Sensoren werden in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt, um Metallpartikel in Produkten zu erkennen. Diese Sensoren helfen dabei, sicherzustellen, dass Produkte frei von Verunreinigungen sind und die Qualitätsstandards eingehalten werden.
- Elektronikindustrie: Induktive Sensoren werden in der Elektronikindustrie eingesetzt, um die Position von Metallteilen wie Schrauben und Muttern zu erkennen. Diese Sensoren helfen dabei, den Fertigungsprozess zu automatisieren und eine hohe Produktionsqualität sicherzustellen.
- Maschinenbau: Induktive Sensoren werden in der Maschinenbauindustrie eingesetzt, um die Position von Metallteilen wie Werkzeugen zu erkennen. Diese Sensoren helfen dabei, die Leistung von Maschinen zu verbessern und die Produktionsgeschwindigkeit zu steigern.
Kontaktlose induktive Sensoren in der Verkehrssicherheit
Induktive Sensoren tragen zur Verkehrssicherheit bei
Wartung und Sicherstellung der Betriebssicherheit von ICE Zügen ist eine Notwendigkeit. Induktive Sensoren überprüfen das Fahrgestell auf Verformungen, welche bei den extremen Belastungen im Schienenverkehr auftreten.
Induktive Sensoren in der Medizintechnik
Medizinische Geräte sind Präzisionswerkzeuge, die teilweise in Reinräumen gefertigt werden müssen. Induktive Sensoren werden hier eingesetzt um die Toleranzen oder Dosierungen zu überprüfen.
Sichere Spaltmessung an Kugellagern und Gleitlagern
Die Einhaltung des Spaltmaßes zwischen Lagerfläche und Welle wird mit induktiven Sensoren überprüft. Dieses Spaltmaß muss permanent eingehalten werden, damit keine Beschädigung auftritt. Gleitlager besitzen einen Ölfilm, der den direkten Kontakt zwischen Welle und Lagerfläche verhindern soll. Der Sensor ignoriert den Ölfilm und misst direkt auf die Welle, um das Spaltmaß zu überprüfen. Solche Lager finden sich z. B. bei Windkraftanlagen.
