Industrielle Automation 2/2018

SENSORIK UND MESSTECHNIK
Spannungsschwankungen. Beim Nennschaltabstand
wird der Abstand angegeben, bei
dem die Normmessplatte, die sich der aktiven
Fläche des Sensors nähert, eine Zustandsänderung
des Schaltausgangs bewirkt. Die
geerdete, quadratische Normmessplatte
besteht aus Stahl FE360, ist 1 mm dick und
verfügt über eine geglättete Oberfläche. Die
Kantenlänge der Platte entspricht dem
Durchmesser der aktiven Fläche eines kapazitiven
Näherungsschalters.
Auswirkungen von Umgebungseinflüssen
und Wahl des Sensors
Die maximale Schaltfrequenz von kapazitiven
Sensoren gibt die höchstzulässige
Anzahl von Impulsen pro Sekunde bei einem
konstanten Impuls-Pausen-Verhältnis von
1:2 und halbem Nennschaltabstand an.
Diese Schaltfrequenz wird ebenfalls mit
einer Standardnormmessplatte bestimmt.
Die maximal möglichen Schaltvorgänge pro
Sekunde setzen der Schaltfrequenz somit
Grenzen. Bei der Wahl des Sensors muss
daher ein Kompromiss zwischen seiner
Größe und der Schaltfrequenz gemacht
werden.
Einstellen lässt sich der Schaltabstand
von kapazitiven Sensoren zumeist über ein
Potentiometer. Sind die Umgebungseinflüsse
konstant, ist eine Einstellung der Reichweite
bzw. Empfindlichkeit bis zum angegebenen
Maximalwert möglich. Dieser Wert darf
jedoch nicht bei schwankenden Umgebungseinflüssen
ausgeschöpft werden, da
sich z. B. Temperatur und Schwankungen
der Versorgungsspannung auf das Ansprechverhalten
auswirken und bei Maximalwerteinstellung
zu Fehlfunktionen des
Gerätes führen können. Die in kapazitiven
Sensoren integrierte Schalthysterese verhindert
ein Hin- und Herkippen des Schaltausgangs,
wenn sich ein Objekt an der
Grenze des Erfassungsbereichs befindet
und mechanischen Vibrationen unterliegt.
02 Kapazitive Sensoren weisen einen Normschaltabstand von 0,8 bis 120 mm auf
Sensoren auf die jeweilige
Anwendung abstimmen
Das Positionieren oder Zählen von Gegenständen,
Behältern oder Verpackungen sind
typische Anwendungen von kapazitiven
Sensoren für den bündigen Einbau. Auch
zur Füllstandabfrage von pastösen, festen
sowie flüssigen Medien lassen sie sich verwenden.
Selbst für die Abfrage von Füllständen
durch Behälterwandungen hindurch
eignen sich Lösungen für den bündigen
Einbau. Allerdings dürfen die Wandungen
nicht zu dick sein und nur aus nichtmetallischen
Materialien bestehen. Hinzu kommt,
dass hierbei die Dielektrizitätskonstante
des zu erfassenden Mediums um zirka
Faktor 5 größer sein muss. Der Einsatz von
kapazitiven Sensoren für den nichtbündigen
Einbau empfiehlt sich dann, wenn
ein Medium mit der aktiven Fläche in Berührung
kommt, z.B. bei der Füllstanderfassung
von Schüttgütern, Pasten oder
Flüssigkeiten. Allgemein formuliert, haben
kapazitive Näherungsschalter den Vorteil,
dass sie auf alle Materialien sehr gut reagieren
und somit sehr vielseitig einsetzbar sind.
Das Angebot an kapazitiven Näherungsschaltern
mit Normschaltabstand (Schaltabstände
von 0,8 bis 120 mm) von IPF­
Electronic erstreckt sich über Baugrößen
von 6,5 bis 100 mm. Die Sensoren sind mit
und ohne Gewinde sowie als quaderförmige
Lösungen ausgeführt. Die für den bündigen
wie nichtbündigen Einbau geeigneten Geräte
haben eine aktive Fläche aus Kunststoff und
sind für einen Temperaturbereich von - 25
bis + 70 °C geeignet.
Robust und variantenreich
Gerätelösungen für spezielle Umgebungsbedingungen
verfügen neben einem erweiterten
Temperaturbereich von - 25 bis + 80 °C
beispielsweise über eine hohe Dichtigkeit
und sind laugen- oder säurebeständig.
Die kapazitiven Näherungsschalter sind in
Baugrößen von 4 bis 35 mm sowie mit und
ohne Gewinde erhältlich. Die Schaltabstände
der bündig und nichtbündig einbaubaren
Varianten reichen von 2 bis 40 mm.
Die aktive Fläche besteht aus Kunststoff
oder Teflon. Zudem stehen Ausführungen
mit Teflongehäuse und Entwicklungen für
die Schlauch- oder Rohrmontage zur Verfügung.
Fotos: Schmuckbild Fotolia, sonstige ipf electronic
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