Induktive Näherungssensoren Angezapft ist!

Bei induktiven Näherungssensoren hat das Kabel bald ausgedient. Diese Positionssensoren zapfen elektromagnetische Felder an. Für den Maschinenbetreiber heißt das: Eine Schadensquelle weniger.Über...

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Bei induktiven Näherungssensoren hat das Kabel bald ausgedient. Diese Positionssensoren zapfen elektromagnetische Felder an. Für den Maschinenbetreiber heißt das: Eine Schadensquelle weniger.Über Empfänger und Sender kommunizieren die Sensoren mit dem Eingabemodul.A. Hornberger* Das Problem ist bekannt: Kabel gelten als die Schwachstelle in der Stromversorgung von Positionssensoren. Sind Kabel in Bewegung, müssen sie den Bewegungen der Maschinen folgen, dann gibt es für solche Fälle entsprechende Lösungen: hochflexible Versionen oder bewegliche Kabelkanäle sowie Schleifringübertrager. Sie sichern zwar die Spannungsversorgung, gelten aber dennoch als störungsanfällig. Schäden an Kabeln sind immerhin die häufigste Ursache für den Ausfall von Maschinen und damit verantwortlich für den Stillstand der Fertigung. Induktive Näherungsschalter können jedoch künftig auf das Kabel verzichten. Elektromagnetische Felder versorgen sie mit Energie. Und per Funk lassen sich die Sensordaten übertragen. Das Anzapfen elektromagnetischer Felder funktioniert, weil induktive Sensoren sehr wenig Leistung verbrauchen.Das Übertragen der Signale gilt als besonders störsicherDie Energieversorgung per Batterie oder Akku heißt, regelmäßiges Laden der Akkus oder Austauschen der Batterie. Vorgänge, die den Arbeitsablauf in der Fabrik meist stören. All das ist nicht praktikabel und kommt deshalb für die kabellose Energieversorgung nicht in Frage. Zudem sind beim Einbau vieler Sensoren an verschiedenen, teilweise unzugänglichen Stellen an Maschinen eine kabellose Energieversorgung und eine energiesparende Elektronik sinnvoll. Zumal, wenn die Maschinen rund um die Uhr laufen.Die Kommunikation von kabellosen Näherungsschalter muss genau so zuverlässig und sicher sein, wie bei Sensoren mit Kabeln. Deshalb übertragen die Näherungsschalter ihre Daten nach einer strengen zeitlichen Anforderung. Das System arbeitet im 2,4-GHz-ISM (Industrial, Scientific and Medical)-Band. Die Sensoren nutzen Antennen und kleine Funksender und Funkempfänger, über die die kabellosen Sensoren mit dem Eingabemodul per Funk in Verbindung stehen. Ein Eingabemodul kann bis zu 60 kabellose Sensoren gleichzeitig bedienen. Die Datenübertragung bietet eine sehr hohe Störsicherheit, auch dann, wenn mögliche Interferenzen und Hindernisse das Ausbreiten der Funkwellen beeinträchtigen. Das Modul zur Kommunkation schlummert im SparmodusWeil die kabellosen Sensoren aus einem elektromagnetischen Feld von 120 kHz ihre Energie gewinnen, müssen die Sensoren mit sehr wenig Strom und Spannung auskommen. Machbar ist das mit modifizierten elektronischen verbrauchsarmen Elektroniken. Hinzu kommt noch, dass sich das Sensor-Kommunikationsmodul in einen stromsparenden Schlafmodus schalten lässt. Der besteht solange, bis sich der Status ändert. Sobald am Sensor ein Ereignis eintritt, wird mittels eines Pilotsignals die Funkverbindung hergestellt und die Nachricht gesendet. Im Normalfall dauert dieser Vorgang nur 2ms, kann aber bei Mehrfachsendungen auch zwischen 10 bis 15 ms dauern. Es wird ebenfalls zweimal pro Sekunde eine Präsenzmeldung vom Sensor gesandt. Weil der Energieverbrauch etwa 5 Signaländerungen pro Sekunde zulässt, ist eine Schaltfrequenz von 5 Hz erreichbar. Mit der zuverlässigen Datenübertragung, der hohen Geschwindigkeit sowie der schnellen Schaltfrequenz bieten die kabellosen Sensoren eine sehr interessante Anwendung in Maschinen und Robotern, vor allem dort, wo der Verdrahtungsaufwand sehr hoch und komplex ist. Der Näherungsschalter in Maschinen, er ist bald das Kabel los.Dipl.-Ing. Armin Hornberger ist Produktmanager Geschäftsfeld Sensoren bei der Pepperl+Fuchs GmbH in Mannheim.

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