Sensoren mit Schaltausgang
(Näherungsschalter)
Grundlagen
Demo
Elektrotechnik
Mechatronik
Inhalt:
Einführung
1.
Vorbemerkung
2.
Magnetsensor
2.1 Aufbau u. Funktion
2.2 Anwendung
Aufgaben zum Magnetsensor
3.
4.
5.
Induktiver Sensor
3.1 Aufbau
3.2 Funktion
3.3 Anwendung
Aufgaben zum induktiven Sensor
Kapazitiver Sensor
4.1 Aufbau
4.2 Funktion
4.3 Anwendung
Aufgaben zum kapazitiven Sensor
Lichtsensoren
5.1 Einweg-Lichtschranke
5.1.1 Aufbau und Funktion
5.1.2 Anwendung
5.2 Reflexionslichtschranke
5.2.1 Aufbau und Funktion
5.2.2 Anwendung
Aufg. zu Lichtsensoren 1
5.3 Reflexionslichttaster
5.3.1 Aufbau und Funktion
5.3.2 Anwendung
Aufg. zu Lichtsensoren 2
6.
Ultraschallsensor
6.1 Aufbau und Funktion
6.2 Anwendung
Aufg. zum Ultraschall-Sensor
7.
Einteilung und Kennzeichnung
der Sensoren
Lexikon Sensorik 1
Lexikon Sensorik 2
Quellenangaben
Impressum
2. Magnetsensor
Magnetische Näherungsschalter reagieren, wenn auf ihre Sensorfläche ein
magnetisches Feld bestimmter Stärke einwirkt. Sie geben also ein elektrisches
Signal ab, sobald an der Messstelle ein solches Magnetfeld auftritt.
Es werden, je nach Anwendungsfall, unterschiedliche Sensorelemente eingesetzt,
z.B.: Reedkontakte, bei denen ein mechanisches Schaltglied mit Magnetkraft
bewegt wird, Feldplatten mit einem magnetfeldabhängigen Widerstand,
Hallgeneratoren, die eine vom Magnetfeld abhängige Spannung erzeugen oder
LC-Oszillatoren, deren Ausgangssignal von dem Magnetfeld beeinflusst wird.
Magnetsensoren, die einen Analogausgang besitzen, werden zur Messung der
magnetischen Flussdichte verwendet.
3.2 Funktion
Beim induktiven Näherungsschalter wird vor der aktiven Fläche des Sensors ein
hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt. Bei Annäherung eines metallischen
Gegenstands wird wegen der in dem Gegenstand entstehenden Wirbelströme diesem Feld
Energie entzogen. Durch eine Auswerteschaltung wird ein Signalwechsel am Schaltausgang
veranlasst.
Ausgangsart PNP 3-Leiter
Im durchgesteuerten Zustand fließt der Strom vom Pluspol über
den Schaltausgang zur Last. Der andere Anschluss der Last ist
an den Minuspol der Stromversorgung angeschlossen. Der
Sensor liefert dann ein 1-Signal, das z.B. direkt auf den Eingang
einer programmierbaren Steuerung geschaltet werden kann.
Bei Sensoren mit 2Leiter-Anschluss
liegt die Last in
Reihe zum Sensor.
Meist wird ein
Relais geschaltet.
Ausgangsart NPN 3-Leiter
Im durchgesteuerten Zustand fließt der Strom vom Minuspol (0
Volt) über den Schaltausgang zur Last. Der andere Anschluss
der Last ist an den Pluspol der Stromversorgung
angeschlossen. Der Sensor liefert durchgeschaltet also ein NullSignal.
Das Schaltelement ist in beiden Fällen ein Schließer
(Herstellerangabe: NO=normally open). Soll beim Ansprechen
der Stromfluss unterbrochen werden, wird die Öffnerfunktion
benötigt (Herstellerangabe: NC=normally closed)
Bei induktiver Last ist eine Schutzbeschaltung (z.B. Freilaufdiode) erforderlich!
5.3.1 Aufbau und Funktion
Ein Reflexlichttaster entspricht im Aufbau einer Reflexlichtschranke, d.h. Sender und
Empfänger befinden sich im gleichen Gehäuse. Allerdings arbeitet der Reflextaster nicht
mit dem reflektierten Licht eines Reflektors, sondern mit dem Licht, das diffus von dem zu
erfassenden Gegenstand reflektiert wird. Der Reflextaster ähnelt daher von der
Arbeitsweise einem induktiven oder kapazitivem Näherungsschalter, erreicht aber
wesentlich höhere Schaltabstände.
Da das direkt reflektierte Licht ausgewertet wird, ist das Erkennen von Objekten und der
Schaltpunkt des Tasters stark abhängig von den Reflexionseigenschaften der Objekte, also
von deren Oberflächenbeschaffenheit und Farbe (glatt, rauh, glänzend, spiegelnd, weiß,
grau, schwarz, usw.) und deren Größe. Die Angabe eines Tastbereiches ist bei
energetischen Reflextaster demnach nur unter Bezug auf ein Normobjekt möglich. Dieses
kann näherungsweise durch einen weißen Karton in den Abmessungen 20x20 cm imitiert
werden.
„Energetische“ Lichttaster schalten bei
genügender reflektierter Lichtmenge,
Lichttaster mit „Hintergrundausblendung“
werten den Einfallwinkel des reflektierten
Lichts aus. Dies ist vorteilhaft bei Objekten
vor hellem Hintergrund.
Aufgaben Ultraschallsensor
Aufgaben zum Ultraschallsensor
Autor:
Klaus-Peter Wagner
Hoföschle 11
87439 Kempten im Allgäu
Kontakt:
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Mechatronik