Um ein qualitativ hochwertiges Endergebnis zu erzielen, erfordert die Automatisierung industrieller Prozesse das reibungslose Zusammenspiel zahlreicher verschiedener Komponenten. Positionssensoren, ein bescheidenes, aber entscheidendes Element in der industriellen Automatisierung, sind Gegenstand dieses Artikels. Positionssensoren in Fertigungs- und Verarbeitungsanlagen stellen sicher, dass wichtige Aufgaben wie geplant erledigt werden, was bei der Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen hilft. Genauer gesagt besteht ihre Hauptaufgabe darin, „Ziele“ oder sich bewegende Dinge zu finden und über deren Anwesenheit zu berichten Abwesenheit. Pneumatikventile haben vielfältige Einsatzmöglichkeiten, da sie Signale an das System übertragen können, die es auffordern, eine vorprogrammierte Aktion auszuführen, wenn sich ein Ziel innerhalb einer voreingestellten Entfernung zum Positionssensor befindet.

Der Positionssensor liefert ein Signal, das das System anweist, die Ausführung dieser vorprogrammierten Funktion zu beenden oder zu einer anderen Funktion zu wechseln, wenn sich das Ziel vom Positionssensor entfernt. Obwohl das Ziel theoretisch alles sein kann, werden in diesem Artikel der Einfachheit halber ausschließlich metallische Ziele und die „gängigen“ Methoden zu deren Ortung untersucht. Zu diesen Technologien zählen mechanische Endschalter, induktive Näherungssensoren, Federendschalter und Endschalter. Bevor Sie sich mit den vielen Arten von Positionssensoren befassen, ist es hilfreich, die von den meisten Sensorherstellern verwendete Standardsprache zu verstehen.

• Erfassungsbereich: der Abstand zwischen der Erfassungsfläche und dem schalteraktivierenden Ziel

• Hysterese: der Abstand zwischen dem Auslösepunkt und dem Betätigungspunkt des Schalters

• Wiederholbarkeit: Die lebenslange Fähigkeit des Schalters, dasselbe Ziel innerhalb desselben Bereichs konsistent zu identifizieren.

• Reaktionszeit: das Intervall zwischen der Zielerkennung und der Erzeugung des Ausgangssignals.

Endschalter, der mechanisch ist

Elektromechanische Geräte, sogenannte mechanische Endschalter, nutzen den direkten physischen Kontakt mit einem Ziel, um die Position des Ziels zu erfassen. Sie können hohe Stromlasten unterstützen und ohne Stromquelle betrieben werden. Mechanische Schalter kümmern sich nicht um Polarität oder Spannung, da sie über Trockenkontakte verfügen, wodurch sie resistent gegen verschiedene elektrische Fehler wie elektrisches Rauschen, Hochfrequenzstörungen, Leckstrom und Spannungsabfall sind. Hebelarm, Knopf, Gehäuse, Sockel, Kopf, Kontakte, Anschlüsse und andere bewegliche Elemente dieser Schalter erfordern häufig eine Wartung. Mechanische Endschalter von Votto weisen möglicherweise eine schlechte Wiederholgenauigkeit auf, da sie in direktem physischen Kontakt mit dem Ziel stehen. Die Zielscheibe selbst sowie der Hebelarm können durch physischen Kontakt abgenutzt werden. Es gibt auch ungeschützte Öffnungen, die anfällig für Korrosion, Staub und Feuchtigkeit sind. Aufgrund dieser Problematik sind zertifizierte Gefahrenbereiche und versiegelte Kontakte häufig mit einem hohen Preis verbunden.

Grenzfederschalter

Ein Federendschalter ist ein elektromechanisches Werkzeug, das magnetische Anziehung nutzt, um den Standort eines magnetischen Ziels zu bestimmen. Im Inneren des Schalters befinden sich zwei kleine Metallstifte, die in einer Glasröhre eingeschlossen sind. Dabei handelt es sich um ein „Schilfelement“. Aufgrund seiner magnetischen Empfindlichkeit reagiert das Reed-Element auf magnetische Ziele durch Aktivierung. Da für ihre Funktion kein direkter Kontakt mit dem Ziel erforderlich ist, bieten Federgrenzschalter alle Vorteile mechanischer Schalter und vermeiden gleichzeitig Verschleißprobleme.

Normale Eisenziele können nicht mit Federendschaltern verwendet werden; Magnetische Ziele sind erforderlich. Der Reed-Schalter ist unzuverlässig, da das Reed-Element, das Glasrohr und die kleinen Metallzinken durch Biegen ermüden. Ein geringer Kontaktdruck kann in Situationen mit starken Vibrationen zum Klappern der Kontakte und zu fehlerhaften Signalen der Zunge führen.

Sensoren für induktive Nähe

Ein elektronisches Festkörpergerät namens induktiver Näherungssensor nutzt Änderungen im Energiefeld eines metallischen Objekts, um zu bestimmen, wo es sich befindet. Eine Berührung ist nicht erforderlich und es gibt keine beweglichen Teile, die blockieren, verschleißen oder beschädigt werden könnten, was den Wartungsaufwand verringert. Außerdem ist es resistent gegen Staub und Schmutz, da es keine beweglichen Teile hat. Induktive Näherungssensoren sind für eine Vielzahl von Anwendungen sehr anpassbar und in verschiedenen Größen und Ausführungen erhältlich. Induktive Näherungssensoren vertragen keine hohen Strombelastungen und benötigen für ihre Funktion eine externe Stromquelle. Sie können auch anfällig für Spannungsabfälle, Leckströme, Funkfrequenzstörungen und elektrisches Rauschen sein. Extreme Temperaturschwankungen und das Eindringen von Feuchtigkeit können für induktive Näherungssensoren gelegentlich schädlich sein.

Endschalter

Mithilfe einer speziellen Hybridtechnologie können Endschalter eisenhaltige Ziele über elektromagnetische Felder orten. Hebellose Endschalter sind in anspruchsvollen Situationen und im Langzeiteinsatz äußerst zuverlässig. Da keine physische Berührung oder externe Stromversorgung erforderlich ist, sind große Strombelastungen möglich und nichts kann sich verklemmen, verbiegen, zerbrechen oder schleifen. Ähnlich wie mechanische Schalter sind sie unempfindlich gegenüber elektrischem Rauschen, Hochfrequenzstörungen, Leckströmen und Spannungsabfällen. Sie sind auch weder polaritäts- noch spannungsempfindlich. Staub, Schmutz, Feuchtigkeit, Berührung und die meisten ätzenden Stoffe oder Chemikalien haben keinen Einfluss auf Endschalter. Die meisten Typen verfügen über einen weiten Arbeitstemperaturbereich und sind eigensicher. Der hebellose Endschalter eignet sich aufgrund seiner abgedichteten Anschlüsse und des soliden Metallgehäuses perfekt für Anwendungen, die Wasserdichtheit und Explosionsschutz erfordern.

Positionssensoren sind für die Automatisierung industrieller Prozesse von entscheidender Bedeutung. Es gibt zahlreiche Positionssensortechnologien auf dem Markt, jede mit unterschiedlichen Leistungsmerkmalen. Um die erforderliche Leistung und Zuverlässigkeit zu erreichen, sollte darauf geachtet werden, den richtigen Sensortyp für die Anwendung auszuwählen.