Magnetostriktive Positionssensoren

Messprinzip der Wegmessung mit Wegsensoren
Wegsensoren wandeln "Bewegungen“ in elektrische Signale um. Dabei wird mit einer Schubstange oder einem geführten oder losen Betätiger die Wegstrecke linear mechanisch verfahren. Im Wegaufnehmer wird der mechanische Messweg über ein Sensorelement elektrisch erfasst (elektrischer Messweg) und in elektrische Signale gewandelt. Dabei ist die elektrische Signalerfassung abhängig vom Messprinzip bzw. von der Sensortechnologie. Die erfassten Signale werden entweder als Analogsignale direkt zur Weiterverarbeitung oder über eine interne Signalaufbereitung (Messverstärker / Messwertwandler) an einen Messwertaufnehmer übergeben. Diese Signale bilden den erfassten Messweg ab. Wegmesssysteme werden in allen Bereichen der Industrie und Medizintechnik eingesetzt. Eben überall dort, wo linear mechanische Bewegungen in elektrische Signale zur Weiterverarbeitung von Steuerungsaufgaben, Abstandsmessungen und Positionserfassungen benötigt werden.

Wegsensortechnologien
Für die lineare Wegmessung stehen Ihnen Wegsensoren in fünf verschiedenen Messprinzipien zur Verfügung:
Linearpotentiometer mit einem potentiometrischen Widerstandselement
Magnetostriktive Technologie
Induktive Technologie (LVDT)
Hall-Effekt Technologie
Optische Messtaster mit optoelektronischer Sensorik

Potentiometrisch
Ein Linearpotentiometer ist ein passives Bauelement dessen Widerstandswert sich stufenlos einstellen lässt. Über die Widerstandsbahn wird der Schleifer geführt, der abhängig von seiner Position den Widerstandswert ausgibt. Dazu hat das Linearpotentiometer drei Anschlüsse. Zwei für den Widerstand und eins für den Abgriff. Anwendungsbeispiele sind Spritzgussmaschinen, Pneumatik, sowie einfache Pressen.

Merkmale:
Einfaches Sensorprinzip meist ohne Elektronik
Messwert steht sofort zur Verfügung
Auflösung nahezu unendlich
Preisgünstig und sehr viele ausdifferenzierte Bauformen
Arbeitet mit geringen Spannungen (kaum Stromverbrauch)
Arbeitet verschleissbehaftet
Sensorische Eigenschaft verändert sich im Laufe des Betriebs
Unempfindlich gegenüber Störmagnetfelder

Magnetostriktiv
Der Sensor besteht aus einem robusten Gehäuse, einem Wellenleiter im Inneren, einem Permanentmagneten, der die erzeugten Impulse ablenkt und einem Wandler, der die zurücklaufenden Schwingungen in ein elektrisches Signal umwandelt. Als Ergebnis wird die Position des Magneten mit Hilfe der Magnetostriktion ermittelt. Anwendungsbeispiele sind Spritzgussmaschinen, Hydraulikzylinder, Pressen, Tank Füllstandsmessungen, sowie Walzwerke.

Merkmale:
Dichter Sensor (hoher IP-Schutz) mit Elektronik
Kontaktloses Messprinzip
Wartungs- und verschleißfrei
Langlebig, gleichbleibende Genauigkeit
Lange Messwege bis zu 4000 mm
Unempfindlich gegen Schock und Vibration
Beständigkeit gegen hohen Druck, ideal für hydraulisch bewegte Achsen
Unempfindlich gegen einige chemische Medien
Sensitiv gegen Störmagnetfelder

Induktive (LVDT)
Der LVDT ist ein analoger Sensor, in dem ein Spulensystem arbeitet - bestehend aus einer Primärspule und zwei Sekundärspulen. Diese wandeln die lineare Bewegung in elektrische Signale um. Anwendungsbeispiele sind Taster, Qualitätsüberwachungen, Fertigungsautomaten, sowie Maschinen für die Lebensmittelproduktion.

Merkmale:
Dichter Sensor (hoher IP-Schutz) mit oder ohne Elektronik
Sehr gute Linearität
Aufzeichnung kleiner Messänderungen
Auflösung nahezu unendlich
Langlebig, gleichbleibende Genauigkeit
Wartungs- und verschleissfrei
Geeignet für hohe Dynamik
Nullpunkt ist reproduzierbar
Signalausgang absolut
Unempfindlich gegen viele chemische Medien
Sensitiv gegen Störmagnetfelder

Hall-Effekt
Hallsensoren verwenden einen Permanentmagneten, der auf einem beweglichen Stößel platziert ist. Auf dem Verfahrweg befinden sich ein oder mehrere Hall-ICs. Sie messen die Feldstärke auf dem Weg und identifizieren die Position des Magneten und damit die Entfernung des Messweges. Anwendungsbeispiele sind Positionserfassungen bei Aufzügen oder Scharnieren, sowie Applikationen bei beengtem Bauraum.

Merkmale:
Kontaktloses Messprinzip
Wartungs- und verschleissfrei
Langlebig, gleichbleibende Genauigkeit
Zuverlässige Messung auch bei Vibration
Erkennung von Drahtbrüchen und Kurzschlüssen
Sensitiv gegen Störmagnetfelder

Optoelektronisch
Am Ende der Schubstange befindet sich ein Glasmaßstab. Der Sender und der Empfänger sind gegenüber angeordnet. Dazwischen bewegt sich der Glasmaßstab. Elektrische Impulse werden vom Sender in Lichtimpulse umgewandelt und vom Empfänger wiederum in elektrische Signale. Der nachgeschaltete Verstärker vergleicht das empfangene Signal mit einer vorgegebenen Schaltwelle. Mit unseren optischen Messtastern können exakte Positionen erfasst werden. Anwendungsbeispiele sind Taster, Qualitätsüberwachungen, Messuhren, sowie Applikationen im Präzisionsmaschinenbau.

Merkmale:
Präziser Sensor mit Elektronik
Kontaktloses Messprinzip
Wartungs- und verschleissfrei
Langlebig, gleichbleibende Genauigkeit
Sehr hohe Auflösung
Temperaturstabil
Einfache Montage
Unempfindlich gegen Störmagnetfelder
Der Glasmassstab ist bruchempfindlich

Elektrische Interfaces und Signale
Um eine Vielzahl von Anwendungen in unterschiedlichsten Branchen zu bedienen, bieten wir Wegsensoren mit entsprechend elektrischen Schnittstellen an.

Potentiometrisch und induktiv
Unsere potentiometrischen und induktiven Linearsensoren sind zur Vereinfachung der elektronischen Integration auch mit integrierter Elektronik realisiert worden. Eine direkte Anbindung an die typischen Analogsignale 0..5 V / ±5 V / 0..10 V / ±10 V / 0..20 mA / 4..20 mA ohne externen Verstärker wird dadurch ermöglicht.

Hall-Effekt
Unsere kontaktlosen Hall-Sensoren haben einen Analogausgang mit 0,5..4,5 V. Dies ermöglicht eine Drahtbruch- und Kurzschlusserkennung.

Magnetostriktiv
Im magnetostriktiven Wegmesssystem ist die Signalverarbeitung nach der Laufzeitmessung immer integriert. Der elektrische Anschluss erfolgt über 5, 6 oder 8-polige Stecker mit Schraubgewinde M12 oder M16. Einige Sensoren haben ein vergossenes Kabel mit einem Meter Länge (Standard) oder auf Anfrage bis zu 15m. Zudem bieten diese Sensoren Analogausgänge in Spannung oder Strom für die direkte Messung von Weg und Geschwindigkeit oder digitale Ausgänge.

Optoelektronisch
Die inkrementale Wegmessung gibt die Zählimpulse im TTL-, OC- oder LD-Pegel aus.

Mechanische Interfaces
Geführte Schubstange mit mechanischen Interfaces
Mit Rückstellfeder und Taster - Wegtaster
Mit Gelenkköpfen – ideal für den Ausgleich von lateralem Versatz
Mit Gewindekupplung (mit oder ohne Rückstellfeder)

Lose Schubstange
Nur für LVDT-Sensoren - mit Gewindekupplung - die Applikation benötigt ein entsprechend abgestimmtes Interface. Kernverlängerungen von 50 mm bis 315 mm optional erhältlich

Geführter Schlitten (Betätiger/Cursor)
Schlitten ist mechanisch oder magnetisch mit dem Wegsensor verbunden, die Applikation benötigt ein entsprechend abgestimmtes Interface

Loser Schlitten (Betätiger/Cursor)
Der Schlitten wird in einem definierten Abstand über der Oberfläche des Wegsensors bewegt, die Applikation benötigt ein entsprechend abgestimmtes Interface.

Es gibt zwei Arten der mechanischen Integration von Schubstangen im Wegsensor:
Die Schubstange wird beidseitig geführt. Das heißt, dass die Schubstange horizontal in beide Richtungen des Sensorgehäuses „übersteht“. Dies bietet bei miniaturisierten Wegsensoren höhere Robustheit, weil die Schubstange linear in beiden Gleitlagern sicher geführt wird. Konstruktiv aufwendige Lagerungen entfallen zusätzlich. Die Schubstange wird einseitig geführt. D.h., die Schubstange steht nur auf der Messseite über. Lagerungen im Inneren des Gehäuses verleihen der Schubstange ihre Stabilität.

Montage
Je nach Produkt und Anwendung haben wir für die Montage zahlreiches Zubehör im Programm. Vieles liegt dem Sensor bereits bei. Bitte beachten Sie dazu auch unsere Hinweise auf den Datenblättern. Grundsätzlich gilt: Jeder Sensor benötigt eine saubere und ebene Auflagefläche. Bei längeren Messwegen sollte an eine zusätzliche Unterstützung gedacht werden, um eine Durchbiegung zu verhindern. Bringen Sie bitte keine mechanischen Spannungen auf das Sensorgehäuse. Vielen Sensoren liegen bereits Befestigungs- oder Spannklammern bei. Manche haben Montageblöcke, Flansche oder Gelenkköpfe.