Näherungsschalter

Induktiver Näherungsschalter erzeugt mittels eines Oszillators (Schwingungserzeugers) ein elektromagnetisches Wechselfeld. Dieses Wechselfeld tritt an der aktiven Fläche des Näherungsschalters aus. Wird ein elektrisch leitender Gegenstand in dieses Magnetfeld gebracht, wird in diesem Gegenstand ein Wirbelstromerzeugt. Das entstehende Magnetfeld wirkt dem vom Oszillator erzeugten Magnetfeld entgegen und entzieht diesem Energie. Diese Auswirkung auf den Oszillator wird durch eine Auswerteelektronik, dem Komparator, entsprechend interpretiert und ein Schaltvorgang ausgelöst.
Kapazitive Näherungsschalter reagieren auf Annäherung eines metallischen oder nichtmetallischen Gegenstandes wie z.B. Holz, Sand, Zement, Kunststoffe, Flüssigkeiten an die aktive Sensorfläche. Der Feuchtegehalt des zu messenden Mediums hat deutliche Auswirkungen auf den Schaltabstand. Metallische Messobjekte haben einen höheren Leitwert als nichtmetallische Messobjekte, so dass diese größere Schaltabstände ermöglichen.
Der kapazitive Näherungsschalter funktioniert wie ein Kondensator. Das aktive Sensorelement besteht aus der Messelektrode und der Ground-Elektrode, die gemeinsam den Kondensator bilden. Zwischen diesen Elektroden wird ein elektrisches Feld aufgebaut. Zwischen den Elektroden befindet sich Luft mit der Dielektrizitätskonstante von ca. εr= 1. Wir nun ein Messobjekt zwischen die beiden Elektroden gebracht, verändert sich die Dielektrizitätskonstante. Dies führt zu einer Kapazitätsveränderung und daraus resultierend zu einer Veränderung des RC-Schwingkreises. Diese Veränderung wird von der Elektronik des Sensors bewertet und löst bei Erreichen der eingestellten Werte den Schaltimpuls aus.
Ultraschall Näherungsschalter sind ähnlich robust wie induktive Näherungsschalter. Ihr Vorteil ist jedoch die größere Reichweite. Durch unterschiedliche Schallkeulen ist eine gute Anpassung an die Messaufgabe möglich.
Der in einem Ultraschall-Näherungsschalter eingesetzte Schallwandler kann sowohl Schallwellen senden als auch die reflektierenden Schallwellen empfangen. Als Ultraschall wird Schall mit Frequenzen zwischen 20 kHz und 1 GHz bezeichnet. Für die Messung des Abstandes wird das Messprinzip der Laufzeitmessung verwendet. Ein gesendetes Ultraschall-Signal wird von dem Medium reflektiert und erreicht nach einer Laufzeit wieder den Ultraschall-Sensor. Aus dieser Laufzeit des Schalls wird der zurückgelegte Weg, der Abstand berechnet.


Der Unterschied zum Abstandssensor
Im Gegensatz zum Näherungsschalter bezeichnet man Sensoren, die den Abstand als kontinuierliches Analogsignal oder über eine Schnittstelle ausgeben, als Abstandssensoren. Es werden auch Kombi-Sensoren angeboten, die beide Funktionalitäten bieten, also sowohl über einen analogen Ausgang als auch über Schaltausgänge verfügen. Diesen Sensortyp finden Sie in diribo hier unter "Näherungsschalter".