Funktionsprinzip. Magnetische Näherungssensoren

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1 Funktionsprinzip Magnetische äherungssensoren bestehen ebenso wie die Induktiven aus einem LC-chwingkreis, einem ignalauswerter und einem chaltverstärker. Hinzu kommt ein Kern (treifen) aus amorphem Glasmetall, der hochpermeable und weichmagnetische Eigenschaften besitzt. Magnet Anfahrkurven LC-chwingkreis ignalauswerter chaltverstärker L C Aktive Fläche Kern aus Glasmetall Dieser treifen bedämpft über Wirbelstromverluste den chwingkreis. Beim Einwirken eines magnetischen Feldes, z.b. durch Annähern eines Magneten wird der Kern sehr schnell magnetisch gesättigt. Die den chwingkreis bedämpfenden Wirbelstromverluste werden reduziert und der chwingkreis entdämpft. Der Oszillatorstrom eines magnetischen äherungssensors steigt daher mit Annäherung eines Magneten, im Gegensatz zum Induktiven äherungssensor, bei dem der Oszillatorstrom bei Annäherung der chaltfahne sinkt. Deshalb handelt es sich bei den Anfahrkurven nicht um elektromagnetische Feldlinien, sondern um Grenzlinien, die die ättigung des treifens aus Glasmetall durch einen Magneten und das damit verbundene Durchschalten des ensors beschreiben. Ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie ist, dass selbst bei sehr kleinen Bauformen hohe chaltabstände realisiert werden können. Magnet I bedämpft unbedämpft s n U Für die Betätigung magnetischer äherungssensoren werden meistens Dauermagnete eingesetzt. ie bestehen aus hartmagnetischen Werkstoffen tahl legiert mit anderen Metallen wie Aluminium, Kobalt und ickel. Aus gesinterten Mischungen von Eisenoxyd mit verschiedenen Metalloxyden lassen sich hartmagnetische Ferrite mit ähnlichen Eigenschaften herstellen. 378 EICK KATALOG

2 ennansprechempfindlichkeit Die Ansprechempfindlichkeit gilt für beide Magnetfeldpolrichtungen und ohne Fremdfeldbeeinflussung. Magnetische Fremdfelder sind im Raum und in allen Industrieanlagen durch das Erdmagnetfeld, tromleiter, Magnetspulen, Dauermagneten bzw. tahlkörpern mit Restmagnetismus vorhanden. Benachbarte Eisenteile können die Fremdbeeinflussung erhöhen oder abschirmend wirken. Magnetische Fremdfelder sind in der Regel konstant oder periodisch wirksam und daher einkalkulierbar. Gegebenenfalls sind magnetische Abschirmbleche oder bündiger Einbau in tahl vorzusehen. Typ MM08 MM12 MM18 MQ10 ennansprechempfindlichkeit 0,1 mt 0,1 mt 0,9 mt 0,1 mt Magnetische Induktion Die Abbildung zeigt die magnetische Induktion als Funktion des Abstandes zum Betätigungsmagneten. Für die Einstellung der Ansprechempfindlichkeit der ensoren sowie für Vergleichsmessungen werden Elektrospulen oder Dauermagnete verwendet. Als Messnormal wird ein Oxydmagnet aus Bariumferrit mit 30 mm Durchmesser und 10 mm Höhe verwendet (M4.0). B [mt] mm EICK KATALOG 379

3 Fall 2: Der ensor spricht an, wenn der Magnet die chaltkurve seitlich anfährt. Verlässt der ensor die chaltkurve, schaltet der ensor wieder zurück. Dieses Prinzip wird insbesondere bei den Magnetischen Zylindersensoren verwendet. Anfahrkurven Beim Einsatz von magnetischen äherungssensoren ist darauf zu achten, dass die Ausrichtung des Magneten bezogen auf die ensorachse den chaltabstand verändert. Die Feldlinien müssen entlang des treifens aus Glasmetall verlaufen. Es können die folgenden Fälle unterschieden werden: ensor- und Magnetachse sind in gleicher Ebene zueinander ausgerichtet Fall 1: Der ensor spricht an, sobald der Magnet die chaltkurve erreicht hat. Er kann sich axial dem äherungssensor nähern oder innerhalb des chaltabstandes vor dem ensor vorbeifahren. s n treifen aus Glasmetall Magnetische Feldlinien chaltkurve Bewegungsrichtung treifen aus Glasmetall Magnetische Feldlinien chaltkurve Bewegungsrichtung 380 EICK KATALOG

4 ensor- und Magnetachse sind um 90 versetzt Fall 3: Fährt der Magnet vor dem äherungssensor radial vorbei, so ist der chaltabstand kleiner als im Fall 1. Fährt z.b. der ensor von der rechten chaltkurve in die linke chaltkurve hinein, so durchläuft er einen Bereich, in dem sich das magnetische Feld umkehrt. Dadurch wird der äherungssensor kurz entdämpft, bevor er in der linken chaltkurve wieder bedämpft wird. Ob die Auswerteeinheit diese Unterbrechung erfassen kann, hängt von der Überfahrgeschwindigkeit und dem axialen Abstand des vorbeifahrenden Magneten ab. sn treifen aus Glasmetall Magnetische Feldlinien chaltkurve Bewegungsrichtung Fall 4: Auch hier durchläuft der Magnet zwei chaltkurven. An deren Grenze kehrt sich das magnetische Feld um und es kommt zu zwei chaltpunkten. Auch hier hängt die Auflösbarkeit dieser Unterbrechung von der Überfahrgeschwindigkeit und dem radialen Abstand zur ensorachse ab. treifen aus Glasmetall Magnetische Feldlinien chaltkurve Bewegungsrichtung EICK KATALOG 381

5 Überfahrweg ü Der Überfahrweg s ü setzt sich aus der trecke durch die chaltkurve und dem Durchmesser des Magneten zusammen. Wenn ein Magnet die chaltkurve seitlich von links anfährt, spricht der ensor an. Tritt der Magnet nun auf der gegenüberliegenden eite aus der chaltkurve, so schaltet der ensor erst, wenn der Magnet die Hüllkurve ganz verlassen hat. chaltkurve Ø Magnet Überfahrweg ü Überfahrdauer t ü t ü = s ü v ü s ü = Überfahrweg v ü = Überfahrgeschwindigkeit chaltabstand und chaltkurven Die folgenden Tabellen zeigen die chaltabstände s n und die chaltkurvendurchmesser (s D ) bezogen auf die Betätigungsmagnete. Baureihe MM 08 - A..., MQ 10 - A..., MM 12 - A... Magnettyp n mm Ein Aus s D1 mm MAG (M1.0) MAG-0625-A (M2.0) MAG-2006-B (M3.0) MAG-3010-B (M4.0) MAG-3015-B (M5.0) s D2 mm Baureihe MM A... Magnettyp n mm MAG (M1.0) Ein Aus s D1 mm 30 s D2 mm 26 MAG-0625-A (M MAG-2006-B (M3.0) MAG-3010-B (M4.0) MAG-3015-B (M5.0) EICK KATALOG

6 chaltabstand und chaltkurven Die Differenz zwischen n Ein und n Aus beschreibt die Hysterese des jeweiligen ensors. s D2 s D1 1/2sn 2/3sn sn Magnetmaterial MAG MAG-0625-A MAG-2006-B MAG-3010-B MAG-3015-B MAG-3515-B omarium-kobalt (Ø 10 x 3 mm) AliCo (Ø 6 x 25 mm) Bariumferrit (Ø 20 x 6,5 mm) Bariumferrit (Ø 30 x 10 mm) Bariumferrit (Ø 30 x 15 mm) Bariumferrit (Ø 35 x 15 mm) Der Magnet MAG-3010-B (M4.0) wird als Messnormal verwendet. Einbauhinweise Bündiger ensoreinbau Magnetische äherungssensoren können in alle Materialien und Metalle ohne Beeinträchtigung des chaltabstandes bündig eingebaut werden mit Ausnahme von magnetisierbaren Materialien EICK KATALOG 383

7 Einbauhinweise icht bündiger ensoreinbau Die Tabelle gibt an, um wieviel der äherungssensor beim Einbau in magnetisierbare Materialien vorstehen muss, um eine Reduzierung des chaltabstandes um mehr als 5 % zu vermeiden. Messnormal MAG-3010-B (M 4.0) Typ MM08-A-... MM12-A-... MM18-70A-... MQ10-A-... Freizone (a) 10 mm 10 mm 15 mm 10 mm a Bündiger Magneteinbau Bei bündigem Einbau der Magnete in magnetisierbare Materialien reduziert sich der chaltabstand bis zu ca. %. Durchdringung von Materialien Da Magnetfelder alle nicht magnetisierbaren Materialien durchdringen, können magnetische äherungssensoren Magnete z.b. hinter einer Buntmetall-, Kunststoff- oder Holzwand abtasten. 384 EICK KATALOG

8 Montage auf magnetisierbare Materialien Bei der Montage der Magnete auf magnetisierbaren Materialien erhöht sich der chaltabstand auf die in folgender Tabelle fettgedruckten Werte: Baureihe MM08-A-... MM12-A-... MM18-70A-... MQ10-A-... Betätigungsmagnete n [mm] MAG (M1.0) MAG-0625-A MAG-2006-B MAG-3010-B MAG-3015-B (M2.0) (M3.0) (M4.0) (M5.0) Auswahltabelle Baureihe Gehäuse chaltsabstand n in mm MM 08 MM 12 MM 18 MQ 10 MM 12 MM 18 Zylinder mit Gewinde M8, Messing DC 3-L. 386 M12, Messing DC 3-L. 388 M18, Messing 70 DC 3-L. 394 Quader 10x28/37x16, Kunststoff DC 3-L. 400 Zylinder mit Gewinde M12, Messing M18, Messing 70 chaltausgang Ausgangsfunktion Anschlussart Form, Größe, Material P 1) 2) 3) L 4) t. 5) Elektr. Ausführung AMUR AMUR ab eite ) P = PP 2) = P 3) = chließer 4) L = Leitung 5) t. = tecker Typenschlüssel MQ 10 A P K U 0 ensortechnologie Weitere Kennzeichnung Magnetisch M 0 Bauform Anschlusstechnik Hülse H W Leitung, PVC Zylinder mit Gewinde M U Leitung, PUR-PVC Quader Q T tecker, M8 x 1 Gehäusegröße, Durchmesser oder C tecker, M12 x 1 Kantenmaß an der aktiven Fläche Gehäusematerial Z Messing vernickelt K Kunststoff Ausgang chließer chaltabstand/magnetfeld AMUR Im mm bezogen chnittstelle Auf Messmagnet M P DC (3-Leiter) PP Axial A DC (3-Leiter) P AMUR EICK KATALOG 385