Induktiver Näherungssensor

Einführung

Näherungssensoren werden in industriellen Umgebungen eingesetzt, um die Anwesenheit von Objekten zu erkennen. Es gibt zwei Haupttypen von Objekten: metallische und nicht-metallische. Induktive Näherungssensoren sind speziell für die Erkennung von metallischen Objekten ausgelegt.

In diesem Beitrag werden wir uns eingehend mit der induktiven Näherungssensoren und ihre Anwendungen.

Was ist ein induktiver Näherungssensor?

Induktive Sensoren gehören zur Familie der Näherungssensoren. Sie nutzen das Prinzip der elektromagnetische Induktion um Objekte zu erkennen und zu messen. Auf dem Markt gibt es sowohl Sensoren mit digitalem als auch mit analogem Ausgang.

Induktive Näherungssensoren sind berührungslos arbeitende Sensoren. Sie können Objekte ohne physischen Kontakt erkennen. Sie werden bei der Erkennung von metallischen Objekten in der industriellen Automatisierung eingesetzt. Dazu gehören Objekte aus Eisen, Kupfer und Aluminium.

Der Erfassungsbereich von induktiven Näherungssensoren hängt von der Art des Materials ab. Induktive Näherungssensoren funktionieren am besten bei eisenhaltigen Metallen (Eisenobjekte), aber wir können sie auch zur Erkennung anderer metallischer Objekte verwenden.

Induktiver Näherungssensor Arbeitsprinzip

Induktive Näherungssensoren nutzen das Prinzip der elektromagnetischen Induktion, um das Vorhandensein/Fehlen von metallischen Objekten zu erkennen. Diese Sensoren sehen den kapazitiven Näherungssensoren in Bezug auf ihre Größe sehr ähnlich. Unten abgebildet ist der ALJ8A3-1-Z/N1 induktiver Näherungsschalter durch OMCH.co

Versuchen wir, das Funktionsprinzip der induktiven Näherungssensoren zu verstehen, indem wir mit der Methode der Erfassung beginnen, elektromagnetische Induktion und Wirbelströme.

Das Prinzip der elektromagnetischen Induktion

Wenn ein Gleichstrom an einen Leiter (z. B. einen Draht) angelegt wird, erzeugt er ein Magnetfeld um den Leiter. Dies wird als "statisches Magnetfeld" bezeichnet, weil es durch einen Gleichstrom erzeugt wird.

Handelt es sich bei der Stromquelle um eine Wechselspannung, beginnt das erzeugte Magnetfeld hin und her zu "schwingen".

Befindet sich ein metallischer Gegenstand, z. B. ein Stück Draht, in diesem Magnetfeld, so bewirkt dieses oszillierende Magnetfeld, dass in diesem zweiten Leiter ein elektrischer Strom erzeugt wird. Dieses Prinzip wird als "elektromagnetische Induktion" bezeichnet. Dieses Prinzip ist auch in elektrischen Transformatoren zu finden.

Das gleiche Phänomen kann auch beobachtet werden, wenn das Magnetfeld statisch ist und der Leiter sich durch das Magnetfeld bewegt.

Wirbelstürme

Wenn ein metallischer Gegenstand in ein elektromagnetisches Feld eintritt, erzeugt das Feld nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion einen elektrischen Strom im Inneren des Leiters. Manchmal wird dieser Effekt unerwünscht. Wirbelströme sind die Art von induzierten Strömen, die im Inneren des metallischen Objekts zu zirkulieren beginnen.

Wirbelströme treten nicht wie elektrischer Strom aus dem Objekt aus. Wirbelströme stören auch das bestehende Magnetfeld. Dieses Phänomen machen sich die induktiven Näherungssensoren zunutze, um Objekte zu erkennen.

Wie erkennt ein induktiver Näherungssensor metallische Objekte?

Induktive Näherungssensoren nutzen das gleiche Prinzip der Wirbelströme, um metallische Objekte zu erkennen. Sie messen die Änderung der Wirbelströme, die in dem vorhandenen Objekt induziert werden, und geben entsprechend ein Signal aus.

Die Messung von Wirbelströmen in einem nahe gelegenen Objekt ist jedoch eine komplizierte Aufgabe. Daher haben induktive Näherungssensoren auch komplizierte Schaltkreise in sich, um die Signale zu verarbeiten und eine vernünftige Ausgabe zu liefern.

Wenn der Sensor aktiviert wird, erzeugt er ein oszillierendes Magnetfeld an der Sensorfläche. Dieses Magnetfeld wird mit Hilfe eines LC-Oszillatordie aus einem Kondensator und einer Spule besteht.

Eine spezielle Schaltung hält die Schwingungsfrequenz konstant. Bei Wechselstromsensoren liegt diese Frequenz bei etwa 10 bis 20 Hz, während Gleichstromsensoren im Bereich von 500Hz bis 5kHz arbeiten.

Wenn ein metallischer Gegenstand in das erzeugte Magnetfeld eintritt, wird das Feld führt zu einen elektrischen Strom im Inneren des Objekts. Dies führt auch dazu, dass im Inneren des Objekts Wirbelströme zirkulieren.

Wie bereits erwähnt, stören die Wirbelströme das vom Sensor erzeugte Magnetfeld.

Diese Störung dämpft die Eigenschwingung des Schwingkreises. Dies ist auch bekannt alsmagnetische Dämpfung'. Die magnetische Dämpfung erhöht die Belastung der Schwingung. Dadurch wird die Amplitude des schwingenden Signals verringert.

Eine separate Komparatorschaltung überwacht dieses oszillierende Signal. Immer wenn die Amplitude des Signals einen bestimmten Schwellenwert über- oder unterschreitet, aktiviert die Schaltung den Ausgang. Bei einem digitalen Sensor ist dies ein logisches HIGH- oder LOW-Ausgangssignal. Bei einem analogen Sensor ist das Ausgangssignal ein Strom- oder Spannungssignal.

Bau einer Schaltung für einen induktiven Näherungssensor

Es gibt fertige Sensoren, die von verschiedenen Herstellern angeboten werden. Wir können sie in jeder industriellen Automatisierungsanwendung einsetzen, in der Metallerkennung erforderlich ist. Ähnlich wie bei anderen Sensortypen gibt es auch bei den induktiven Näherungssensoren verschiedene Ausgangstypen: PNP und NPN.

Es sind auch induktive 2-Draht-Näherungssensoren erhältlich.

Schaltung eines induktiven Näherungssensors unter Verwendung eines Industriesensors

Betrachten wir ein Beispiel, bei dem ein Summer aktiviert wird, wenn der Sensor ein metallisches Objekt erkennt. In diesem Beispiel wird ein induktiver Näherungssensor vom Typ PNP verwendet.

Der typischen Verdrahtung folgend, ist der braune Draht des Sensors sein positiver Versorgungsanschluss. Die Versorgungsspannung kann zwischen 6V und 36VDV liegen. Der blaue Draht ist mit der Erde verbunden.

Der Ausgang des Sensors (schwarzes Kabel) ist mit der Basis eines NPN-Transistors verbunden. Da es sich um einen PNP-Sensor handelt, beträgt der Ausgang etwa 0 V, wenn kein Objekt erkannt wird. Wenn ein Objekt erkannt wird, gibt der Ausgangsstift eine Spannung aus, die nahe an der Versorgungsspannung liegt, die am braunen Draht des Sensors anliegt.

Induktive Sensoren können nur eine kleinere Strommenge ausgeben. Daher kann ein direkter Anschluss des Ausgangs an einen Summer den Sensor beschädigen. Durch die Verwendung eines Transistors als Schalter kann der Sensor ein Spannungssignal ausgeben und eine Hochstromlast wie den Summer steuern.

Wenn der Schaltkreis eingeschaltet ist und sich kein metallisches Objekt vor ihm befindet, gibt der induktive PNP-Näherungssensor eine NIEDRIGE Spannung aus (nahe 0 V). Dadurch wird der Transistor in Sperrichtung vorgespannt, was bedeutet, dass kein Strom durch den Summer fließt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Summer ausgeschaltet.

Wenn ein metallisches Objekt in den Erfassungsbereich des Sensors kommt, gibt er ein logisches HIGH-Signal aus. Dieses Signal schaltet den NPN-Transistor ein. Da der Transistor wie ein Schalter funktioniert, schaltet er nun den Summer ein.

Eine kundenspezifische Schaltung für induktive Näherungssensoren

Obwohl induktive Näherungssensoren im Handel erhältlich sind, kann es vorkommen, dass Sie einen Näherungssensor in eine Leiterplatte einbauen müssen. Dies kann aufgrund von Platzmangel und der Nichtverfügbarkeit eines Sensors in geeigneter Größe geschehen.

Die TCA505 Der induktive Näherungsschalter-IC von Infineon Technologies ist ein Spezial-IC, der für solche Anwendungen entwickelt wurde. Er hat alle Signalverarbeitungsstufen integriert und benötigt nur wenige externe Komponenten, um einen eigenständigen induktiven Näherungsschalter zu erstellen.

Elektronik-Labor.de enthält ein Anwendungsbeispiel für den TCA505. Die hier gezeigte Schaltung kann Metallobjekte in einem Abstand von 5-10 mm von der Leiterplatte erkennen. Der LC-Schwingkreis dieser Schaltung basiert auf einem offener Halbtopf-Ferritkern.

Diese Schaltung kann mit 12 bis 42 V betrieben werden und hat zwei Anzeige-LEDs, D1 und D2. D2 leuchtet, wenn kein Objekt vorhanden ist, während D1 ausgeschaltet bleibt. Wenn ein Objekt vorhanden ist, leuchtet D1 auf und D2 schaltet sich aus. Die Empfindlichkeit/Erfassungsreichweite der Schaltung kann mit dem Potentiometer PR1 geregelt werden.

Das unten gezeigte Bild ist die endgültige Leiterplatte, die von Elektronik-Labor.de.

Interne Schaltungen eines induktiven Näherungssensors

Nachdem wir nun wissen, wie ein induktiver Näherungssensor funktioniert, wollen wir uns genauer ansehen, wie er "tickt".

Wie wir jetzt wissen, hat ein induktiver Näherungssensor eine komplexe Schaltung in seinem Gehäuse. Die Schaltung besteht aus 4 Hauptfunktionsblöcken. Nämlich,

• Oszillatorstufe
• Demodulatorstufe
• Auslösestufe
• Endstufe

Lassen Sie uns das Funktionsblockdiagramm des induktiven Näherungssensors von der Erfassung bis zur Ausgabe besprechen.

Oszillatorstufe

Die Oszillatorstufe besteht aus dem Sensorkopf, der eine LC-Tankkreislauf. Dieser Teil besteht aus einem Kondensator und einer Induktionsspule, die das Magnetfeld erzeugt. Der Operationsverstärker hilft dabei, die Oszillation aufrechtzuerhalten und die Frequenz konstant zu halten. Das von der Oszillatorstufe ausgegebene Signal ähnelt einer Sinuswelle.

Demodulatorstufe

Der Ausgang der Oszillatorstufe ist mit der Demodulatorstufe verbunden. Diese Stufe nimmt die erzeugte Sinuswelle auf und gleichrichtet sie mit einem Halbbrückengleichrichter. Der Kondensator C2 glättet die Spannung weiter. Die Demodulatorstufe speist dann ihren Ausgang in die Triggerstufe ein.

Auslösestufe

Die Auslösestufe besteht aus einem speziellen IC-Typ mit der Bezeichnung 'Schmitt-Trigger'. Schmitt-Trigger haben eine besondere Eigenschaft, die "Hysterese" genannt wird. Ein Schmitt-Trigger kann zum Beispiel seinen Ausgang auf HIGH setzen, wenn die Eingangsspannung über 2,5 V liegt. Er setzt seinen Ausgang jedoch erst dann wieder auf LOW, wenn die Eingangsspannung unter 2,0 V fällt.

Endstufe

Die Ausgangsstufe ist die letzte Stufe, die den Signalausgang des Sensors steuert. Sie besteht hauptsächlich aus einem Transistor. Der Typ dieses Transistors bestimmt den Ausgangstyp des Sensors.

Ist der Transistor vom NPN-Typ, wird der Sensor als "NPN-Näherungssensor" bezeichnet. Dieser spezielle Sensor ist ein PNP-Sensor, der in seiner Ausgangsstufe einen PNP-Transistor hat.

Der Ausgang ist durch einen RTD (Resistance Temperature Detector) geschützt, der die Ausgangsstufe schützt, wenn der braune Draht mit 0 V kurzgeschlossen wird. Die Diode D2 bietet einen Verpolungsschutz, während R5 als Pull-down-Widerstand für den Ausgang dient. Die Zener-Diode D1 schützt den Sensor vor Überspannung.

Induktive Näherungssensoren im Vergleich zu kapazitiven Näherungssensoren

Induktive und kapazitive Sensoren sind zwei der beliebtesten Technologien unter den Näherungssensoren.

Induktive Näherungssensoren nutzen das Prinzip des Elektromagnetismus und der Wirbelströme, um metallische Objekte zu erkennen. Wenn sich ein metallisches Objekt dem Sensor nähert, wird die Schwingungsamplitude im Sensorkreis gedämpft. Der Anstieg oder Abfall der Amplitude bestimmt den Ausgangszustand des Sensors.

Sie können jedoch kein dielektrisches Material wie Kunststoff, Holz oder Getreide erkennen. Dies ist manchmal ein Vorteil, da wir mit induktiven Sensoren metallische Objekte in einer Papier- oder Plastiktüte erkennen können. In den meisten Fällen werden induktive Sensoren in Maschinen eingesetzt, um die Position beweglicher Teile zu erfassen.

Kapazitive Näherungssensoren nutzen das Prinzip der Kapazität, um Objekte zu erkennen. Wird ein Objekt vor der Sensorfläche platziert, beginnt im Sensorkreis eine Schwingung zu entstehen. Diese wird von einem anderen Teilschaltkreis überwacht, der den Ausgang steuert.

Diese Sensoren können sowohl metallische Objekte wie Eisen und Aluminium als auch nichtmetallische Objekte wie Wasser, Papier, Glas und sogar Pulver erkennen. Kapazitive Sensoren werden zur Überwachung von Flüssigkeitsständen, zur Erkennung des Füll-/Leerzustands von Behältern wie Flaschen usw. verwendet.

Induktive Sensoren haben einen relativ geringeren Erfassungsbereich (sowohl Abstand als auch Sichtfeld) als kapazitive Sensoren. Der Arbeitsabstand beider Sensoren hängt von der Größe, Form und Zusammensetzung des Materials ab.

Verwendung induktiver Näherungssensoren mit Arduino

Manchmal kann ein Heimwerkerprojekt die Erkennung von Metallobjekten erfordern. Schauen wir uns an, wie man einen induktiven Näherungssensor mit einem Arduino verwendet und wie man die Messwerte von ihm erhält. Mark Tutor hat auf seinem Kanal ein sehr informatives Video zu diesem Thema.

Der in diesem Lernprogramm verwendete Sensor ist der LJ12A3-4-Z/B Induktiver NPN-Näherungssensor. Dieser Sensor kann mit einer Stromversorgung von 6-36VDC arbeiten. Er hat einen Erfassungsbereich von 4 mm und kann Eisen/Stahl-Legierungen erkennen.

Der braune Draht des Sensors ist mit der 6-36V-Spannungsversorgung verbunden und der blaue Draht ist mit 0V (Masse) verbunden. Der Pin 1 des Optokopplers PC817 ist mit der gleichen 6-36VDC-Versorgung verbunden. Der Signalausgang des Sensors ist über einen 1k-Widerstand mit Pin 2 des PC817 verbunden. Dieser Widerstand begrenzt den Stromfluss durch den Optokoppler.

Auf der Ausgangsseite des Optokopplers ist Pin 4 über einen 10k-Widerstand zur Strombegrenzung mit 5 V verbunden. Pin 3 ist mit Masse verbunden. Die beiden Masseverbindungen können miteinander verbunden werden oder getrennt bleiben. Pin 4 ist auch mit Pin 13 des Arduino verbunden. Dies kann ein beliebiger digitaler/analoger Pin des Arduino sein.

Funktionsweise des Schaltkreises

Wenn der Schaltkreis eingeschaltet ist und kein Objekt vorhanden ist, gibt der NPN-Sensor ein logisches HIGH-Signal aus. Dies bedeutet, dass der Optokoppler PC817 nicht funktioniert.

Zu diesem Zeitpunkt ist der Transistor im Optokoppler noch nicht aktiviert. Daher liegt die Spannung an Pin 4 nahe bei 5 V. Der Arduino sieht dies als einen logischen HIGH-Eingang.

Wenn ein metallischer Gegenstand vor den Sensor gehalten wird, wird der Sensorausgang mit 0 V verbunden. Dadurch fließt der Strom durch die LED (Pin 1 zu Pin 2 des Optokopplers) und schaltet den Optokoppler ein.

Bei Aktivierung beginnt der Transistor, Strom von Pin 4 zu Pin 3 zu leiten. Zu diesem Zeitpunkt liegt an Pin 4 des Optokopplers eine Spannung nahe 0 V an. Der Arduino sieht dies als einen logischen LOW-Eingang.

Arduino-Code-Erläuterung

int limitSwitch = 13;
int state = LOW;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(limitSwitch,INPUT);
}

void loop() {
int val = digitalRead(limitSwitch);
if( val != state ){
Zustand = val;
Serial.print("Sensorwert = ");
if( state == 0 )
Serial.println( "(0) Ziel getroffen!" );
sonst
Serial.println( "(1) Keine");
}
}

Der Code beginnt mit der Pin-Definition und der Festlegung von Pin 13 als Eingang. Innerhalb der Schleifenfunktion überprüft der Arduino kontinuierlich den Zustand von Pin 13. Immer wenn der Eingang von Pin 13 von HIGH auf LOW oder LOW auf HIGH wechselt, wird die "if"-Bedingung ausgewertet.

Wenn der Zustand des Pins LOW ist (was bedeutet, dass ein Objekt vorhanden ist), wird "(0) Target Hit!" auf dem seriellen Monitor ausgegeben. Wenn der Pin HIGH ist, gibt der Arduino "(1) None" auf dem seriellen Monitor aus.

Diese Schaltung kann leicht auf einen PNP-Sensor umgestellt werden, indem der schwarze Draht eines PNP-Sensors an Pin 1 des Optokopplers angeschlossen wird und Pin 2 über den 1-k-Widerstand mit Masse verbunden wird.

Induktiver Näherungssensor Preis

Der Preis von induktiven Näherungssensoren hängt in erster Linie von ihrer Größe, ihrem Erfassungsbereich und dem Ausgangstyp ab. Ein typischer Sensor mit einer Betriebsspannung von 10-30 V und einem Erfassungsbereich von 8 mm kann zwischen $30 und $100+ kosten.

Sensoren, an denen bereits Drähte angebracht sind, sind in der Regel teurer, da sie versiegelt und staub- und wasserbeständiger sind.

Induktive AC-Näherungssensoren mit SPST-Kontakten kosten etwa $80 und haben in der Regel einen Schutz gegen Eindringen (IP) Bewertung von 67 oder höher.

Symbol für einen induktiven Näherungssensor

Das Symbol für einen induktiven Näherungssensor ist wie folgt, definiert durch die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC). Sie besteht aus 4 Hauptsymbolen, die die Art des Sensors kennzeichnen.

Bei allen induktiven Näherungssensoren sind die Symbole oben links und unten identisch. Je nach Ausgangstyp (PNP/NPN/SPST) kann sich das Symbol oben rechts ändern.

Das Symbol unten rechts zeigt den normalerweise offenen (NO) oder normalerweise geschlossenen (NC) Zustand des Sensors an. Dies zeigt an, ob das Ausgangssignal HIGH oder LOW ist, wenn ein Objekt nicht vorhanden ist.

Engineershub.co erläutert alle Verdrahtungskombinationen (2-Draht und 3-Draht) für induktive Näherungssensoren und bietet Abbildungen für die beiden Symbole.

Wo werden induktive Näherungssensoren eingesetzt?

Induktive Näherungssensoren finden die meisten Anwendungen in industriellen Umgebungen und schweren Maschinen. Eine der beliebtesten Anwendungen ist die Positionserfassung, bei der die Sensoren zur Erkennung der Bewegung von Maschinen wie Gabelstaplern und hydraulischen Stellantrieben eingesetzt werden.

Eine weitere Anwendung für induktive Sensoren ist die berührungslose Erfassung der Radgeschwindigkeit. Ein Rad mit Schlitzen/Zähnen wird verwendet, um die Anzahl der Impulse zu zählen, die der Sensor pro Sekunde liest, um die Drehgeschwindigkeit des Rades zu bestimmen. Dies ist eine gängige Anwendung in Kraftfahrzeugen und Förderbändern.

Induktiver Näherungssensor Reichweite

Im Gegensatz zu kapazitiven Näherungssensoren haben induktive Näherungssensoren einen engeren Erfassungsbereich.

Sie können jedoch Objekte in einem Bereich von 1 mm bis 60 mm erkennen. Spezialsensoren können auch für einen größeren Erfassungsbereich ausgelegt werden.

In diesem Diagramm können wir einige der Parameter erkennen, die zur Definition der Eigenschaften des Sensors verwendet werden. Sn ist der Nennschaltabstand. Dies ist der Abstand, für den der Sensor ausgelegt ist. Bei diesem Bereich werden keine Abweichungen berücksichtigt.

Sr ist der tatsächliche Erfassungsabstand. Dieser Abstand ist für die Nennspannung und die Nennumgebungstemperatur definiert. Su ist der nutzbare Erfassungsbereich. Su definiert den Bereich, der zwischen 90% und 110% des tatsächlichen Erfassungsbereichs liegt.

Der wichtigste Parameter ist Saist der garantierte Betriebsabstand. Dieser liegt zwischen 0% und 81% des Nennschaltabstandes, und es wird garantiert, dass der Sensor jedes erkennbare Objekt innerhalb dieses Bereichs erfasst.

Woraus bestehen induktive Sensoren?

Die Sensorfläche eines induktiven Sensors kann aus Keramik oder Polyetheretherketon (PEEK) bestehen. Dies ist anwendungsabhängig.

Das Gehäuse des Sensors besteht aus verschiedenen Materialien. Es kann aus Edelstahl, PPS, PBTB, vernickelt oder teflonbeschichtetem Messing bestehen.

Für Anwendungen, bei denen es auf Hygiene ankommt, wie z. B. in der Lebensmittelverarbeitung, entspricht Edelstahl den Normen. PPS wird für die Herstellung von Gehäusen verwendet, in denen der Sensor hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Um Abrieb und extremer Hitze und Kälte zu widerstehen, wird PBTB verwendet.

Verdrahtung eines induktiven Näherungssensors

Es gibt hauptsächlich 3 Arten von Verdrahtungsschemata. 4-Draht-Sensoren sind nicht weit verbreitet, während 2- und 3-Draht-Sensoren am häufigsten verwendet werden.

Im Folgenden werden die Sensoren nach ihrer Versorgungsspannung und ihren Ausgangstypen klassifiziert:

• AC- oder DC-Versorgung
  • Legt fest, ob die Sensoren mit 220V AC oder 24V DC versorgt werden
• Art der Ausgabe
  • Transistorausgang (3-Draht)
    • Transistorausgangssensoren können entweder NPN oder PNP sein. Für beide Typen gibt es NO (Normally Open) und NC (Normally Closed) Ausgangsoptionen. Einige Sensoren können sogar beides unterstützen. (NO+NC).
  • Relaisausgang (2-Draht oder 3-Draht)

AC 2-Draht- und 3-Draht-Sensoren haben immer einen Relaisausgang. DC-Sensoren können entweder als Relais- oder Transistorausgang ausgeführt sein. Relaisausgangssensoren haben auch NO, NC und NO+NC Optionen.

Hier ist OMCH.cokapazitiven Näherungssensoren und die damit verbundenen Verdrahtungsmöglichkeiten:

Nachfolgend finden Sie die Schaltpläne für die Verdrahtung von Näherungssensoren mit Automatisierungssystemen.

Welche Art von Material erkennt ein induktiver Näherungssensor?

Induktive Näherungssensoren können nur die Anwesenheit von metallischen Objekten erkennen. Sie können keine nichtmetallischen Objekte wie Keramik, Kunststoff, Holz, Papier und Flüssigkeiten erkennen.

Sie können jedoch durch nichtmetallische Objekte "hindurchsehen", um metallische Objekte zu erkennen. So können induktive Näherungssensoren beispielsweise Metallobjekte hinter einer undurchsichtigen Plastikfolie erkennen.

Prüfung eines induktiven Näherungsschalters

Um einen induktiven Näherungssensor des Typs PNP zu testen, kann das folgende Schaltbild verwendet werden. Wenn sich ein metallisches Objekt der Sensoroberfläche nähert, leuchtet die angebrachte LED auf.

In ähnlicher Weise kann die folgende Schaltung verwendet werden, um einen NPN-Näherungssensor zu testen. Bei beiden Schaltungen sollte der Serienwiderstand mit der LED etwa 2 k betragen, um die LED zu schützen.

Welche Materialien reduzieren die Reichweite eines induktiven Näherungsschalters?

Induktive Sensoren funktionieren am besten bei Stahl (Fe360). Unter Verwendung dieses Referenzwertes wird ein spezieller "Korrekturfaktor" für andere Materialtypen definiert. Je niedriger der Korrekturfaktor ist, desto geringer ist der Erfassungsabstand.

Wenn ein bestimmter Näherungssensor beispielsweise ein Stahlobjekt in einem Abstand von 10 mm erkennen kann, ist er nur in der Lage, ein Messingobjekt zu erkennen, wenn es sich etwa 10 mm*0,25 bis 10 mm*0,45 (2,5 mm - 4,5 mm) nahe an der Sensorfläche befindet.

Wie genau sind induktive Näherungssensoren?

Während der Herstellungsphase werden induktive Sensoren einem gründlichen und präzisen Kalibrierungsprozess unterzogen. Dazu gehört die lasergesteuerte Abstimmung der Sensorwiderstände, die den Erfassungsabstand und die Leistung bestimmen.

Wenn ein Näherungssensor jedoch im Feld eingesetzt wird, können sich mit der Zeit Metallstaub oder andere Partikel auf der Sensoroberfläche ablagern. Dadurch verringert sich die Empfindlichkeit des Sensors mit der Zeit.

Moderne Sensoren sind mit eingebetteten Mikroprozessoren ausgestattet, die diese Partikel erkennen und die Empfindlichkeit des Sensors entsprechend anpassen können. Diese Sensoren werden daher "chip-immun" genannt.

Tipps für den Kauf eines induktiven Näherungssensors

Bevor Sie sich für einen induktiven Näherungssensor entscheiden, sollten Sie diese Fragen beantworten:

• Welche Art von Objekten muss ich erkennen?
• Wie groß ist der erforderliche relative Erfassungsabstand?
• Welche Form und Größe hat das Objekt, das ich erkennen möchte?

Abhängig von diesen Faktoren, wenn

• Die Reichweite beträgt weniger als 80 mm
• Es müssen nur metallische (eisenhaltige) Objekte erkannt werden
• Der Sensor sollte gegen raue Umgebungsbedingungen resistent sein
• Der Sensor sollte mit beweglichen Teilen mit hoher Geschwindigkeit arbeiten

eine induktiver Näherungssensor könnte eine bessere Wahl sein. Sie sind auch relativ billiger als andere Technologien wie kapazitive oder Ultraschallsensoren.

Funktionieren induktive Näherungssensoren auf Aluminium?

Normale induktive Näherungssensoren haben es relativ schwer, Objekte aus Aluminium zu erkennen. Aluminiumfolie kann jedoch von induktiven Sensoren erkannt werden, da Aluminium den sogenannten "Skin-Effekt" besitzt.

Wenn die strikte Anforderung besteht, Aluminiumobjekte zu detektieren, gibt es Allmetall- oder Nichteisenmetalldetektoren, die alle Arten von Metall, einschließlich Aluminium und Kupfer, erkennen können.

Schlussfolgerung

In diesem Artikel haben wir uns eingehend mit induktiven Näherungssensoren, ihrer Konstruktion, ihrem Funktionsprinzip und ihren Anwendungen befasst. Diese Sensoren eignen sich hervorragend als Metalldetektoren und finden in vielen industriellen und nicht-industriellen Umgebungen Anwendung.

Es gibt andere Arten von Näherungssensoren wie kapazitive, Ultraschall-, magnetische und fotoelektrische Sensoren, die für einen bestimmten Zweck besser geeignet sein können. Folgen Sie diese Leitfaden von DirektIndustrie um mehr über die Auswahl des richtigen Näherungssensors für Ihre Anwendung zu erfahren.