Was ist eigentlich... induktives Wirkprinzip?

Thomas Wirth, Global Product Manager, Pepperl+Fuchs AG erklärt, was Pepperl+Fuchs unter dem induktiven Wirkprinzip versteht

Grundsätzlich handelt es sich bei Sensoren um Signalwandler, die eine nichtelektrische Größe in eine elektrische Größe umwandeln. In den meisten Fällen sind induktiv arbeitende Sensoren mit binären Schaltausgängen ausgestattet und dienen zur Objekterkennung oder haben Endschalterfunktion.

Das induktive Wirkprinzip basiert auf einem HF-Oszillator mit einem LC-Schwingkreis. Als Induktivität des LC-Schwingkreises dient eine Spule mit Ferritkern, die ein gerichtetes HF-Magnetfeld bildet. Bringt man elektrisch leitfähiges Material in dieses Feld, bewirkt dies eine Dämpfung des Schwingkreises. Die Stärke der Dämpfung ist abhängig von Abstand, Größe und Material des Objekts, so dass ab einem bestimmten Dämpfungsmaß die Schwingung des Oszillators abreißt. Die zugehörige Auswerteeinheit erkennt dies und ist somit in der Lage ein entsprechendes Schaltsignal am Ausgang zu generieren.

Beim Betrieb und bei der Auswahl von induktiven Sensoren sind einige Randbedingungen zu beachten. Dazu zählen unter anderem der Reduktionsfaktor, die Reichweite bzw. der Schaltabstand in Abhängigkeit der Spulen- bzw. Sensorgröße sowie die Einbaubedingungen. Induktive Standardsensoren erreichen nur mit Betätigungselementen aus dem Referenzmaterial FE 360 (Baustahl) den angegebenen Schaltabstand. Bei Verwendung anderer Metalle verändert sich der Schaltabstand und man spricht von einem Reduktionsfaktor, z. B. 0,4 bei Aluminium. Auch der bündige Einbau des Sensors in ein Maschinenteil verändert den Schaltabstand, weil das umgebene Metall den Schwingkreis zusätzlich bedämpft und damit die Funktionssicherheit reduziert. Durch geeignete Maßnahmen wie einen Kupferring zur seitlichen Abschirmung lässt sich dieser Effekt abschwächen.

Sensoren mit induktivem Wirkprinzip gibt es in zahlreichen Bauformen für die unterschiedlichsten Einsatzbereiche. Dazu zählen neben zylindrischen und quaderförmigen Näherungsschaltern unter anderem Schlitzinitiatoren, die in ihrem Luftspalt Metallfahnen detektieren, oder Ringinitiatoren, die sich beispielsweise zum Zählen von metallischen Kleinteilen eignen. Bistabile Schalter wiederum sind in der Lage ein Richtungssignal zu liefern. Darüber hinaus reichen die typischen Sonderbauformen von schweißfesten Näherungsschaltern über metallunterscheidende Sensoren und Reduktionsfaktor-1-Ausführungen für alle Metalle bis zu NAMUR-Sensoren für explosionsgefährdete Bereiche. Verschiedenste Anschlussvarianten von Zwei-, Drei- und Vierdrahttechnik über IO-Link oder Feldbusankopplung sind auf dem Markt zu finden. Eine Besonderheit sind analoge induktive Weg- und Winkelsensoren. Sie vereinen mehrere induktive Sensorelemente in einem System, die gleichzeitig ausgewertet werden.

Fazit
Eine Gemeinsamkeit aller induktiven Sensoren ist ihre berührungslose, rückwirkungsfreie, schmutzresistente und verschleißfreie Arbeitsweise. Dies erlaubt einerseits hohe Schaltfrequenzen und verleiht ihnen andererseits hohe Lebensdauer und Störsicherheit. Untergebracht in geschlossenen und hochdichten Gehäusen sind sie ausgesprochen robust gegenüber Verschmutzung, Staub, Feuchtigkeit, Öl sowie aggressiven Medien und daher bestens für den Einsatz in entsprechenden (Industrie) Umgebungen geeignet.