Um ein qualitativ hochwertiges Endergebnis zu erzielen, erfordert die Automatisierung industrieller Prozesse das reibungslose Zusammenspiel zahlreicher Komponenten. Positionssensoren, ein einfaches, aber wichtiges Element der industriellen Automatisierung, sind Gegenstand dieses Artikels. Positionssensoren in Fertigungs- und Verarbeitungsanlagen stellen sicher, dass wichtige Aufgaben planmäßig ausgeführt werden, was die Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen unterstützt. Genauer gesagt besteht ihre Hauptaufgabe darin, „Ziele“ oder bewegliche Objekte zu erkennen und deren Anwesenheit oder Abwesenheit zu melden. Pneumatische Ventile sind vielseitig einsetzbar, da sie Signale an das System senden können, die es anweisen, eine vorprogrammierte Aktion auszuführen, wenn sich ein Ziel innerhalb einer voreingestellten Entfernung zum Positionssensor befindet.

Der Positionssensor sendet ein Signal, das dem System mitteilt, die vorprogrammierte Funktion zu stoppen oder zu einer anderen Funktion zu wechseln, wenn sich das Ziel vom Positionssensor entfernt. Obwohl das Ziel theoretisch alles sein kann, befasst sich dieser Artikel der Einfachheit halber ausschließlich mit metallischen Zielen und den gängigen Methoden zu deren Ortung. Zu diesen Technologien zählen mechanische Endschalter, induktive Näherungssensoren, Federendschalter und Endschalter. Bevor Sie sich mit den verschiedenen Arten von Positionssensoren befassen, ist es hilfreich, die Standardsprache der meisten Sensorhersteller 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 Zielerkennung und Ausgabesignalerzeugung.

Endschalter, der mechanisch ist

Elektromechanische Geräte, sogenannte mechanische Endschalter, nutzen direkten physischen Kontakt mit einem Ziel, um dessen Position zu erfassen. Sie halten hohen Strombelastungen stand und funktionieren ohne Stromquelle. Mechanische Schalter sind unabhängig von Polarität und Spannung, da sie mit potenzialfreien Kontakten arbeiten. Dadurch sind sie unempfindlich gegenüber verschiedenen elektrischen Fehlern wie elektrischem Rauschen, Hochfrequenzstörungen, Leckströmen und Spannungsabfall. Hebelarm, Taster, Gehäuse, Sockel, Kopf, Kontakte, Anschlüsse und andere bewegliche Elemente dieser Schalter müssen häufig gewartet werden. Mechanische Endschalter von Votto haben möglicherweise eine schlechte Wiederholgenauigkeit, da sie in direktem physischen Kontakt mit dem Ziel stehen. Sowohl das Ziel selbst als auch der Hebelarm können durch physischen Kontakt verschleißen. Es gibt auch ungeschützte Öffnungen, die anfällig für Korrosion, Staub und Feuchtigkeit sind. Aus diesem Grund sind zertifizierte Gefahrenbereiche und versiegelte Kontakte häufig teuer.

Endschalter mit Feder

Ein Federendschalter ist ein elektromechanisches Werkzeug, das magnetische Anziehung nutzt, um die Position eines magnetischen Ziels zu bestimmen. Im Inneren des Schalters befinden sich zwei kleine Metallstifte, die in einem Glasröhrchen eingeschlossen sind. Dabei handelt es sich um ein Reedelement. Aufgrund seiner magnetischen Empfindlichkeit reagiert das Reedelement auf magnetische Ziele mit Aktivierung. Da sie keinen direkten Kontakt mit dem Ziel benötigen, bieten Federendschalter alle Vorteile mechanischer Schalter und vermeiden gleichzeitig Verschleißprobleme.

Normale Eisentargets können nicht mit Federendschaltern verwendet werden; magnetische Targets sind erforderlich. Der Reedschalter ist unzuverlässig, da das Reedelement, das Glasrohr und die kleinen Metallzinken durch Biegen ermüden. Niedriger Kontaktdruck kann zum Klappern der Kontakte und in Situationen mit starken Vibrationen zu fehlerhaften Signalen vom Reed führen.

Sensoren für induktive Näherungssensoren

Ein elektronisches Festkörpergerät namens induktiver Näherungssensor nutzt Änderungen im Energiefeld eines metallischen Objekts, um dessen Position zu bestimmen. Eine physische Berührung ist nicht erforderlich, und es gibt keine beweglichen Teile, die blockieren, verschleißen oder beschädigt werden können, was den Wartungsaufwand reduziert. Da er keine beweglichen Teile enthält, ist er außerdem staub- und schmutzabweisend. Induktive Näherungssensoren sind für eine Vielzahl von Anwendungen sehr anpassungsfähig und in verschiedenen Größen und Ausführungen erhältlich. Induktive Näherungssensoren vertragen keine hohen Strombelastungen und benötigen für ihren Betrieb eine externe Stromquelle. Sie können außerdem anfällig für Spannungsabfälle, Kriechströme, Hochfrequenzstörungen und elektrisches Rauschen sein. Extreme Temperaturschwankungen und eindringende Feuchtigkeit können induktiven Näherungssensoren mitunter schaden.

Endschalter

Mithilfe einer speziellen Hybridtechnologie können Endschalter eisenhaltige Objekte über elektromagnetische Felder orten. Hebellose Endschalter sind in anspruchsvollen Situationen und bei langfristigem Einsatz unglaublich zuverlässig. Da weder Berührung noch externe Stromversorgung erforderlich sind, sind hohe Stromstärken möglich und nichts kann klemmen, sich verbiegen, zersplittern oder schleifen. Ähnlich wie mechanische Schalter sind sie unempfindlich gegenüber elektrischem Rauschen, Hochfrequenzstörungen, Kriechströmen und Spannungsabfällen. Sie sind außerdem weder polaritäts- noch spannungsempfindlich. Staub, Schmutz, Feuchtigkeit, Berührung und die meisten ätzenden Stoffe oder Chemikalien können Endschaltern nichts anhaben. Die meisten Typen haben einen weiten Betriebstemperaturbereich und sind eigensicher. Der hebellose Endschalter eignet sich dank seiner abgedichteten Anschlüsse und des soliden Metallgehäuses perfekt für Anwendungen, die Wasserdichtigkeit und Explosionsschutz erfordern.

Positionssensoren sind für die Automatisierung industrieller Prozesse von entscheidender Bedeutung. Auf dem Markt gibt es zahlreiche Positionssensortechnologien mit jeweils unterschiedlichen Leistungsmerkmalen. Um die erforderliche Leistung und Zuverlässigkeit zu erreichen, sollte auf die Auswahl des richtigen Sensortyps für die jeweilige Anwendung geachtet werden.