Induktive Ganzmetall-Sensoren

So unterdrückten Sie die vom Schweißen verursachten Störungen

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Zuverlässig detektieren auch während des Schweißens

Dieses Funktionsprinzip, so der Produktmanager, ist Voraussetzung für eine neue Methode, mit der die Sensoren nun auch während des Schweißens detektieren können. Herkömmliche Sensoren arbeiten mit einem LC-Oszillator, der eine Oszillatorfrequenz mit sehr schmaler Bandbreite nutzt und somit Störungen außerhalb dieser Bandbreite einfach ausfiltert. Allerdings können externe Magnetfelder den Ferritkern sättigen, was sich ähnlich wie ein Kernbruch auswirkt. Zwar gibt es am Markt auch Sensoren ohne Ferritkern, allerdings bieten diese generell dann geringere Schaltabstände. Unempfindlichkeit gegenüber magnetischen Feldern wird somit mit geringerem Arbeitsabstand erkauft, damit steigt das Risiko von mechanischen Beschädigungen, da die Sensoren näher an die Gefahrenzone herangebracht werden müssen.

Da das Condet-Verfahren nicht auf einem LC-Oszillator aufbaut, sondern auf einem Impulsgeber, sind die Sensoren kaum anfällig für Verluste im Ferritkern. Allerdings können externe magnetische Felder durch Kopplung mit der Spule zu Störungen im Sensor führen. Dabei sind die Störungen abhängig vom externen magnetischen Feld: Gleichstromfelder führen zur Sättigung des Ferritkerns, was aber bei den Sensoren der Serie 700 nicht zu einer Fehlfunktion führt, sondern im ungünstigsten Fall lediglich zu einer Reduktion des Schaltabstandes. Störungen im Niederfrequenzbereich, also unter 500 Hz, werden dank bipolarer Messung automatisch unterdrückt. Hochfrequente Störungen (über 100 kHz) dagegen lassen sich elektronisch filtern.

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Problematisch sind für die Sensoren der Serie 700 allerdings mittelfrequente Störungen, da diese im Frequenzbereich des zu verstärkenden Signals liegen. Beim 50-Hz-Schweißen treten diese Störungen nur beim Ein- und Ausschalten des Schweißstroms auf. Beim Mittelfrequenzschweißen jedoch liegt die Schweiß- und Sensorfrequenz im gleichen Bereich. Die Amplituden der Störsignale sind dadurch bis um einen Faktor 1000 größer als das Nutzsignal. Die mögliche Lösung wäre der Einsatz eines Filters vor der Verstärkungskette, was in der Umsetzung jedoch kompliziert ist.

„Deshalb setzt die Contrinex-Lösung auf einen Filter hinter der Verstärkungskette. Das Auswertungsverfahren unterdrückt hier die von den Schweißströmen verursachten Störungen. Diese liegen im Millisekundenbereich und entstehen durch Schwingungen zwischen der Grundfrequenz des Sensors (Duty cycle) und den vom Schweißgerät induzierten Störungen“, erläutert Albert van Wyk und kommt zu dem Ergebnis, dass das neue Auswertungsverfahren sicher stellt, dass der Sensor auch während des Schweißprozesses zuverlässig detektieren kann.

Innere und äußere Werte

Angeboten werden Sensoren der Serie 700 in schweißfester Variante derzeit in den Baugrößen M12 und M18. Damit gibt es den robustesten induktiven Sensor auf dem Markt jetzt auch als schweißfeste Version, die gegen elektromagnetische Felder bis 15 kA bei 3 cm beständig ist. „Erste Langzeittests bei einem deutschen Automobilhersteller haben gezeigt, dass die schweißfeste Variante der Serie 700 dieselbe mechanische Stabilität aufweist wie ihre nicht-schweißfesten Geschwister“, berichtet der Experte. Die schweißfesten Sensoren arbeiten mit einer Schaltfrequenz von bis zu 15 Hz, was für diesen Anwendungsbereich keinerlei Einschränkungen darstelle. Aufgrund des Messprinzips komme es auch bei Metallstaub oder -spänen auf dem Sensor nicht zu Fehlschaltungen. Zudem sind die Sensoren bis 80 bar druckbeständig. Schutzart IP68 bzw. IP69K dokumentieren die Beständigkeit. Der Schaltabstand ist bei Aluminium und Stahl identisch (Faktor 1). Bei der M12-Variante beträgt er 6 mm, bei der M18-Variante 10 mm (bündiger Einbau). „Dank der großen Schaltabstände lassen sich die Sensoren mit ausreichendem Abstand zur Gefahrenstelle montieren. Und sollten sie doch einmal einen Schlag abbekommen, ist auch das kein Problem: Während herkömmliche Sensoren bei beschädigtem Ferritkern nicht mehr funktionstüchtig sind, arbeiten die Ganzmetall-Sensoren auf Grund der Condet-Technologie selbst mit einem beschädigten Ferritkern noch einwandfrei. Sind die Sensoren verschmutzt, können zur Schlackeentfernung harte Methoden verwendet werden. Dank Edelstahlgehäuse sind sie zudem korrosionsbeständig“, fasst Albert van Wyk zusammen.

HMI Halle 9, Stand H29

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