Induktive Weg- und Winkelsensoren Robuster und zuverlässiger Aufbau des Sensorelements

Redakteur: Sariana Kunze

Die Technik der Weg- und Winkelsensoren basiert auf dem Prinzip der Differentialdrossel. Innerhalb eines Spulenkörpers wird ein NiFe-Kern axial bewegt. Die jeweilige Position des Kerns bewirkt eine entsprechende Induktivitätsverteilung in den beiden Spulenhälften, die durch eine externe oder integrierte Elektronik in ein wegproportionales, analoges Signal umgewandelt wird.

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(a.b.jödden)

Diese einfache Art der absoluten Wegerfassung ermöglicht einen robusten, zuverlässigen Aufbau des Sensorelementes. Der Einbau in ein Edelstahl- oder NiFe-Gehäuse mit anschließendem Komplettverguss ergibt einen analogen Sensor der im Temperaturbereich zwischen –40°C und +150°C eingesetzt werden kann, der problemlos die Schutzart IP68 (untertauchen bis zu 50m) erreicht und bis 250g schock- und vibrationsfest ist. Diese verschleißfrei arbeitende Meßmethode ist für Wege bis 360mm einsetzbar.

Die Auswerteelektronik versorgt die Sensoren mit einer hochkonstanten Wechselspannung. Das Messsignal wird phasenrichtig demoduliert, verstärkt und als normiertes Ausgangssignal 0(4) – 20mA, 0 – 10VDC oder ±10VDC zur Weiterverarbeitung ausgegeben. Die Elektronik kann je nach Anwendungsfall als 1- oder 2-kanalige Version in verschiedenen Gehäusen oder im Sensor integriert, ausgeführt werden. Die verwendete Wechselspannung zur Versorgung der induktiven Sen-soren mit einer Frequenz von 10kHz ermöglicht die Erfassung hoch dynamischer Messvorgänge. Die standardmäßig eingestellte Grenzfrequenz beträgt 800Hz und kann auf Kundenwunsch auf 4kHz erhöht werden. Die verschleißarme und wartungsfreie Ausführung der Sensoren bedeutet eine zuverlässige Funktion mit langer Lebensdauer. Die erforderlichen Betriebsspannungen sind variabel und können den Anwendungen angepasst werden, z.B. 11 – 17VDC bei Einsatz in Kraft-fahrzeugen.

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Der streng symmetrische Aufbau der Spulenhälften sorgt für eine sehr gute Linearität, hohe Reproduzierbarkeit, Hysteresefreiheit und Temperaturstabilität. Elektronische Temperaturkompensation und Linearisierung ist bei diesen Systemen nicht erforderlich.

Dem Anwender stehen mit diesen Sensoren sehr robuste, einfach zu handhabende, absolut messende Systeme zur Verfügung. Auch die vom Anwender durchzuführende Verdrahtung der Sensoren in der bewährten 3-Leitertechnik ist einfach und zuverlässig. Jeder Sensor wird mit einer 3-adrigen, abgeschirmten Leitung verbunden. Der niederohmige Abschlusswiderstand in der Empfangselektronik ( SPS, IPC oder Anzeigegerät ) gewährleistet die sehr störsichere Übertragung der analogen Signale. Typische Einsatzgebiete dieser Sensoren sind u.a. die Istwerterfassungen in geschlossen Regelkreisen. Mit dem verschleißfreien Messverfahren sind Regelungen hoch dynamischer Vorgänge problemlos möglich Verschiedene mechanische Anbauten, wie z.B. Kugelgelenke an Stößel und Gehäuse, Tasterausführungen mit Rückholfedern, druckdichte Varianten und Sonderbauformen der Stößel sind lieferbar. Der elektrische Anschluss erfolgt wahlweise über Stecker oder wasserdicht angegossenes Kabel.

Induktive Wegsensoren für den Einsatz in Ex-Schutzzone

Die induktiven Wegaufnehmer der Serie SM20 (Bild 2) sind in einem druckfest gekapselten Gehäuse eingebaut und vergossen. Dieser Aufbau hat die Schutzart IP68, ist für den Einsatz im Ex-Bereich zugelassen und trägt die Kennzeichnung EEX d II T6. Die Versorgung der Wegaufnehmer mit der erforderlichen Trägerfrequenz und die Signalaufbereitung kann durch Standard - Elektronikmodule erfolgen. Eigensichere Kreise sind nicht erforderlich. Die Kabellänge zwischen dem Wegaufnehmer und der Auswerteeinheit kann bis zu 100m betragen.

Die induktiven Wegaufnehmer der Baureihe SM41 und SM43 (Bild 3) haben die Speise- und Auswerteelektronik integriert. Messwege bis 360mm werden in proportionale normierte Ausgangssignale 0(4) – 20mA oder 0 – 10VDC mit einer Genauigkeit < 0,1% umgesetzt.

Beim Teach-In-Verfahren wird der Wegaufnehmer auf den Anfangspunkt gestellt und ein Kontakt am Stecker- oder Kabelausgang über eine definierte Zeit mit der Versorgungsspannung verbunden. Das Ausgangssignal stellt sich damit auf den Anfangswert ein. In der gleichen Weise wird der Endwert eingestellt.

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