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User_Knowledge_Presence_Inductive_Functionality_sensor_DE.jpg

Induktive Sensoren arbeiten berührungslos. Sie detektieren Metallobjekte, die sich in ihr Messfeld bewegen.

Der Oszillator erzeugt mittels Schwingkreis ein elektromagnetisches Wechselfeld, das aus der aktiven Fläche des Sensors austritt. In jedem sich frontseitig nähernden Metallobjekt werden Wirbelströme induziert, welche dem Oszillator Energie entziehen. Dadurch resultiert am Oszillatorausgang eine Pegeländerung, die bei digitalen Sensoren über einen Schmitt-Trigger die Ausgangsstufe schaltet, oder bei messenden Sensoren in Abhängigkeit der Objektdistanz das analoge Ausgangssignal beeinflusst.


Ausgangsschaltung

Digital schaltende Sensoren stehen mit PNP-, NPN- oder Namur- Ausgang, messende Sensoren mit 0…10 V oder 4 ... 20 mA zur Verfügung.

User_Knowledge_Presence_Inductive_Functionality_series_switching.jpg

Serieschaltung

3-Leiter-DC (PNP-Beschaltung)

Die Serieschaltung von 3-Leiter-Sensoren wird nur durch die sich addierenden Spannungsabfälle begrenzt.

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Parallelschaltung

3-Leiter-DC

Ein Parallelschalten von 3-Leiter- Sensoren ist zulässig. Da sich der Innenwiderstand des durchgeschalteten Sensors auf die restlichen Initiatoren mitauswirkt, müssen hier jedoch Entkoppelungsdioden eingesetzt werden.


Anschlussdiagramme

PNP- oder NPN-Ausgang

Sensoren mit PNP- oder NPN-Ausgang sind als 3-Leiter aufgebaut (+Vs, output und 0 V) und funktionieren mit Gleichstrom (DC). Bei PNP-Sensoren liegt der Lastwiderstand zwischen output und 0 V (pull-down Widerstand), während dieser bei NPN-Sensoren zwischen +Vs und output liegt (pull-up Widerstand). Der PNP-Ausgang wird dadurch beim Schalten mit der positiven Betriebsspannung verbunden (plusschaltender Ausgang), der NPN-Ausgang hingegen wird beim Schalten mit der negativen Betriebsspannung verbunden (minusschaltender Ausgang). Schliesser bzw. Öffner definieren die Schaltfunktion. Schliesser werden auch als normally open (NO), Öffner als normally closed (NC) bezeichnet. Bei Bedämpfung mit einem Objekt stellen Sensoren mit Schliesserfunktion Kontaktverbindungen her (Uz = high), während Sensoren mit Öffnerfunktion Verbindungen trennen (Uz = low).

User_Knowledge_Presence_Inductive_Technologie_connection_diagramms_1_DE.jpg

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Erläuterungen zu den Anschlussdiagrammen

Die aufgeführten Diagramme zeigen den unbedämpften Schaltzustand an. Ein Sensor befindet sich in bedämpftem Zustand, sobald sich ein Objekt in seinem Erfassungsbereich befindet. In den Diagrammen bezeichnet Z die typische Position des Lastwiderstandes, Uz bezeichnet die Spannung, die über diesem Lastwiderstand anliegt. Wenn Uz = high (≈ +Vs) ist, dann fliesst ein Strom, wenn Uz = low (≈ 0 V) ist, dann fliesst über dem Lastwiderstand kein Strom. Ein Lastwiderstand zwischen output und +Vs wird als pull-up Widerstand bezeichnet, ein Lastwiderstand zwischen output und 0 V als pull-down Widerstand.


Typische Anwendungen

Messende induktive Sensoren zeichnen sich durch kurze Ansprechzeiten, hohe Auflösung und Linearität sowie vortreffliche Wiederholgenauigkeit aus. Die am Ausgang anstehenden Strom- und Spannungswerte sind proportional zum Abstand des zu erfassenden Gegenstandes. Die Sensoren eignen sich für Messaufgaben im Maschinenbau, in Handlingsautomaten und Roboter, Verpackungsmaschinen, usw.


Auflösung

User_Knowledge_Presence_Inductive_Technologie_resolution_general_DE.jpg

Auflösung generell

Die Auflösung entspricht der kleinst möglichen Distanzänderung, die am Ausgang des Sensors eine messbare Signaländerung verursacht. Sie wird durch hochfrequente, elektrische Störungen (Rauschen) oder durch die Auflösung von Digital- Analog-Wandlern beschränkt.

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Auflösung dynamisch

Bei sehr schnellen Messungen (hohe Abtastraten) wirkt sich das Signalrauschen in vollem Umfang auf die Signalverarbeitung aus. Eine Filterung ist nicht oder nur bedingt möglich, ohne das Nutzsignal zu beeinflussen.

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Auflösung statisch

Sehr langsame Objektbewegungen (tiefe Abtastraten) wie z.B. die Temperaturausdehnung von Wellen erlauben eine Filterung der hochfrequenten Störungen. Das Trägersignal wird dabei nicht beeinflusst. Durch diese Massnahme kann im Vergleich zu dynamischen Messungen die Auflösung wesentlich erhöht werden. 

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Wiederholgenauigkeit

Die Wiederholgenauigkeit definiert die Schaltpunktgenauigkeit von aufeinander folgenden Messungen innerhalb einer Dauer von 8 Stunden bei einer Umgebungstemperatur von +23 °C ±5 °C und bei konstanter Betriebsspannung.

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Ansprechzeit

Als Ansprechzeit bezeichnet man die Zeit, die der Signalausgang eines Sensors benötigt, um von 10 % auf 90 % des maximalen Signalpegels zu steigen.

User_Knowledge_Presence_Inductive_Technologie_resolution_linearity_DE.jpg

Linearität (FS)

Die Linearität definiert die Abweichung des Ausgangssignals gegenüber einer Geraden. Sie wird in Prozent vom Messbereichs-Endwert (Full Scale) angegeben.

Für Anwendungen in welcher die ausgewiesene Linearität nicht ausreicht stehen folgende Alternativen zur Verfügung:

  • Sensoren mit linearisierter Ausgangskennlinie
  • Polynome zur mathematischen Linearisierung der Sensorkennlinie in der Steuerung

Linearisierung

Signal-Linearisierung mit Polynomen

Polynom steht für eine mathematische Funktion, welche die typische Ausgangskennlinie von Induktiv-Analogsensoren in ein lineares Signal konvertiert. Sie wird z.B. in die Software einer speicherprogrammierbaren Steuerung integriert, um das S-förmige Signal des Sensors in eine Gerade umzuformen.

Polynome werden eingesetzt, wenn…

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Teach-in-Funktionen

Folgende Parameter können durch die Teach-in-Funktion verändert werden:

Arbeitsweise

Die Teach-in-Funktion ist für alle Baumer Sensoren mit den selben Menüstrukturen aufgebaut, wobei auf einfachste Bedienbarkeit grossen Wert gelegt wurde. Durch diese Funktion kann der Messbereich innerhalb vorgegebener Grenzen frei konfiguriert werden. Wird zum Beispiel ein kleiner Messbereich mit grossem Signalhub gewünscht, ist es möglich, diesen auf wenige Millimeter zu begrenzen. Die Wirkrichtung des Analogausgangs kann bei Bedarf auch invertiert werden. Zusätzlich können die Ein- und Ausschaltpunkte eines digitalen Ausgangs festgelegt werden. Diese dürfen sowohl innerhalb, wie auch ausserhalb des individuell programmierten Messbereichs liegen. 

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Programmierbare Kennlinien

Zubehör

Für analoge Sensoren ist diverses Zubehör, wie zum Beispiel ein externer Teach-in-Adapter erhältlich.


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