Objekterfassung

Sensoren für die Objekterfassung umfassen Näherungsschalter und Detektoren. Sie erfüllen eine Vielfalt an Aufgaben – von der zuverlässigen Anwesenheitskontrolle über die Positionsüberwachung bis hin zur Abstandsmessung von Objekten.

Funktionsprinzipien der Objekterfassung

Induktive Näherungsschalter

Ein induktiver Näherungssensor arbeitet mit einem hochfrequenten Schwingkreis, der mittels einer Spule an der aktiven Sensorfläche ein elektromagnetisches Wechselfelderzeugt. Nähert sich ein Metallgegenstand diesem Feld, so kommt es im Schwingkreis zu einer Bedämpfung. Überschreitet diese Bedämpfung einen Schwellenwert, wird ein Schaltsignal generiert.

Kapazitive Näherungschalter

Ein kapazitiver Näherungsschalter arbeitet mit einem hochfrequenten Schwingkreis, der mittels eines Kondensators an der aktiven Sensorfläche ein elektrisches Feld erzeugt. Nähert sich ein fester oder flüssiger Stoff diesem Feld, so kommt es zu einer Kapazitätsänderung und damit im Schwingkreis zu einer Veränderung der Verstärkung. Überschreitet diese Verstärkung einen Schwellenwert, wird ein Schaltsignal generiert.

 

Ultraschallsensoren

Ultraschallsensoren von EGE dienen der berührungslosen Objekterkennung, Abstandserfassung sowie der Füllstandmessung bis 6 Meter Messabstand. EGE bietet Ultraschallsensoren für Anwendungen in feuchten Umgebungen in Schutzklasse IP 68/69 K sowie Ultraschallsensoren in kleinen kompakten Bauformen an.

Ultraschallsensoren geben kontinuierlich einen Ultraschall-Impuls aus. Das Signal wird an der Oberfläche des Objektes reflektiert. Aus der Laufzeit des Echos wird der Abstand zum Objekt bestimmt.

Neben der Abstandmessung und Füllstandsermittlung dienen die Sensoren auch als Näherungsschalter für die Anwesenheitskontrolle, Stellungs- und Bewegungsüberwachung sowie dem Zählen von Objekten und der Geschwindigkeitskontrolle auf Förderbändern.

Infrarotdetektoren

Infrarotdetektoren von EGE dienen der Erkennung heißer Objekte sowie der Temperaturerfassung und -Messung. Die Sensoren erfassen die Infrarotstrahlen warmer und heißer Objekte von 20 °C bis 2000 °C. Infrarotdetektoren von EGE sind für den Einsatz unter extremen Bedingungen ausgelegt.

Mit ihrem Gehäuse aus Glas und Edelstahl sind sie wasserdicht nach IP 68 / IP 69. Mit Vorsatzoptiken sind sie einsetzbar bis 500 °C Umgebungstemperatur.

Eine optionale Freiblaseinrichtung macht die Sensoren unempfindlich gegenüber Verschmutzung der Optik. Die Detektoren dienen unter anderem der Erkennung von Stahlbrammen oder heißem Walzdraht oder auch zur berührungslosen Temperaturkontrolle von Braugerste in Keimbecken.

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Metalldetektoren

EGE Metalldetektoren der System-Baureihe 3000 erfassen zuverlässig Metallteile im Fördergut auf Transportbändern. Das System 3000 besteht aus einem Auswertegerät und einer kompakten Detektorspule.

Die Metalldetektoren von EGE erkennen die schädlichen großen Metallteile und sind gleichzeitig unempfindlich gegenüber kleineren harmlosen metallischen Verunreinigungen des Fördergutes.

Das System blendet statische Metallteile, wie sie etwa in der umgebenen Konstruktion verbaut sind, automatisch aus.

Die Geräte sind klimawechselfest, wasserdicht und für den Einsatz im Freien konzipiert – etwa auf mobilen Anlagen.

EGE-Metalldetektoren schützen zuverlässig Steinbrecher, Müllpressen, Mühlen und andere Verarbeitungswerke, die durch größere Metallteile beschädigt werden könnten. 

Variabler Schaltabstand bei induktiven Näherungsschaltern

Der Schaltabstand ist die Entfernung eines Gegenstandes von der aktiven Sensorfläche der Näherungsschalter, bei der ein Schaltsignal erzeugt wird. Er ist abhängig vom Durchmesser der Sensorspule. Daher sind größere Sensoren für größere Schaltabstände erforderlich.

Bei einigen Sensoren von EGE ist der Schaltabstand einstellbar. Bedämpft ein Metallgegenstand nur einen Teil des Wechselfeldes, so verringert sich der Schaltabstand, ein größerer Gegenstand erhöht ihn.

Ausgehend von einer quadratischen Standardmessplatte aus Stahl ST 37 mit einer Kantenlänge, die dem größeren Wert von Spulendurchmesser des Sensors oder dem dreifachen Nennschalt abstand entspricht, ergeben sich folgende Richtwerte:

Der Schaltabstand wird durch das Material des Gegenstandes beeinflusst. Bei konstanten Abmessungen ergibt sich gegenüber Stahl ST 37 ein veränderter Schaltabstand.

Die nachfolgende Tabelle gibt Näherungswerte für die materialbedingten Reduktionsfaktoren an, im praktischen Einsatz können sich z. B. durch unterschiedliche Legierungen Abweichungen ergeben.

Näherungsschalter: Technik und Anwendung

Bündige und nichtbündige Montage

Bei bündigem Einbau kann der Sensor bis zur aktiven Fläche in Metall eingebaut werden, ohne seine Eigenschaften zu verändern.

Bei nichtbündigem Einbau muss eine metallfreie Zone um den Sensor vorgesehen werden.

Eine Freizone muss bei allen Sensoren zu gegenüberliegenden Material eingehalten werden. Die angegebenen Freizonen entsprechen der Norm EN 60947-5-2.

Was sollte bei der Verwendung von Sensoren zur induktiven/kapazitiven Objekterfassung beachtet werden?

Anreihung

Bei der Anreihung von Sensoren muss ein Mindestabstand zwischen den Geräten eingehalten werden. Im Zweifelsfall ist eine Erprobung unter konkreten Anwendungsbedingungen durchzuführen.

Bei bündig einbaubaren Sensoren muss der seitliche Abstand zueinander mindestens dem Durchmesser des Sensors entsprechen.

Bei nicht bündig einbaubaren Sensoren sollte mindestens der zweifache Sensordurchmesser als seitlicher Abstand zueinander eingehalten werden.

Bei gegenüberliegend angeordneten Sensoren sollte ein Mindestabstand vom sechsfachen Nennschaltabstand berücksichtigt werden.

Drehmomente

Um eine Zerstörung der Gewindehülsen bei der Befestigung auszuschließen, dürfen die maximalen Drehmomente (siehe Grafik unten) nicht überschritten werden. PTFE-Sensoren dürfen nur handfest angezogen werden.

Schaltkonstellationen

Reihenschaltung
Bei der Reihenschaltung von Zwei- und Dreileitersensoren addieren sich die einzelnen Spannungsabfälle. Der Last steht dadurch eine geringere Betriebsspannung zur Verfügung. Die Addition der Einschaltverzögerungszeiten ist zu beachten.

Parallelschaltung
Die Parallelschaltung von Zweileitersensoren kann nur bedingt empfohlen werden, da sich die Restströme addieren und durch die Last fließen. Bei der Parallelschaltung von Dreileitersensoren addiert sich die Stromaufnahme der einzelnen Geräte. Da dieser Strom nicht durch die Last fließt, hängt die maximale Anzahl parallel anschließbarer Dreileitersensoren lediglich von der Stromversorgung ab.