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Positionssensoren im Dauereinsatz

Positionssensoren zählen zu den Sensoren, die quer über alle Branchen eingesetzt werden und in zahlreichen unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt werden.

Überall dort, wo eine Abstandsmessung zwischen einem Objekt und einem Bezugspunkt oder von Längenänderungen notwendig ist, werden Positionssensoren gebraucht-  im Motorsport, in der Landwirtschaft, der Medizintechnik, der Luftfahrt, in der Industrie oder Robotik.

Die Wegmessung wird auch beim Betrieb von CNC-Steuerungen oder der Automatisierungstechnik benötigt, Wegaufnehmer können z.B. zur Qualitätssicherung und zur Überwachung eines laufenden Prozesses eingesetzt werden. Damit kann die Veränderung einer Höhe, eines Außendurchmessers, die Dicke aber auch die Länge des Objekts während des Produktionsprozesses kontrolliert werden. Weicht der entsprechende Wert vom Sollwert ab, kann in die Produktion eingegriffen werden.

Aber auch im Alltag begegnen uns die Positionssensoren, sie werden in Aufzügen, Laderampen oder Segways eingesetzt, in Test- und Laboranwendungen, MRT- oder CT-Verfahren und in Lebensmittel- oder Getränkeautomaten. Sogar die Filmindustrie muss zur Positionierung der Kamera in der Aufnahmetechnik bei der Umsetzung von Spezialeffekten auf Positionssensoren zurückgreifen.

LINEAR ODER ROTIEREND?

Es gibt verschiedene Arten von Positionssensoren, sie unterscheiden sich zum Beispiel in der Art der Bewegung, die sie messen: linear oder rotierend.

Lineare Positionssensoren wandeln lineare Bewegungen oder Messungen zur Verarbeitung in Ausgangssignale um. Lineare Positionssensoren verwenden verschiedene Technologietypen, um sicherzustellen, dass sie die Messungen für die jeweilige Anwendung optimal durchführen. Sie können entweder berührend oder kontaktlos sein; berührungslose lineare Positionssensoren sind verschleißfrei und bieten daher eine längere Lebensdauer, sind jedoch in der Regel teurer.

Drehpositionssensoren wandeln Drehbewegungen in Ausgangssignale um. Wie lineare Positionssensoren können auch rotierende Positionssensoren berührend oder kontaktlos sein. Drehpositionssensoren können mit einer oder mehreren Umdrehungen ausgeführt werden. Man wählt den passenden Drehwinkelsensor je nach Rotationsgrad oder Anzahl der Umdrehungen.

UNTERSCHIEDLICHE FUNKTIONSPRINZIPIEN

Positionssensoren, auch als Wegaufnehmer bezeichnet, unterscheiden sich auch in ihrer Funktionsweise.

Potentiometer - Kontakttechnologie, die sowohl in linearen als auch in rotierenden Sensoren verwendet wird. Der Potentiometergeber hat einen Schleifer auf einem Widerstand, an dem eine konstante Spannung anliegt. Er liefert direkt eine linear vom Weg abhängige Ausgangsspannung. Nachteilig ist der Verschleiß durch die Reibung des Schleifers. 

Hall-Effekt – diese Technologie ist beliebter bei Rotationssensoren bzw. Drehwinkelsensoren, kann aber auch bei berührungslosen Linearsensoren  eingesetzt werden. Ein Hall-Sensor liefert auch dann ein Signal, wenn das Magnetfeld, in dem er sich befindet, konstant ist. Dies ist der Vorteil im Vergleich zu einer einfachen Spule als Magnetfeldsensor, die nur die  Ableitung des Magnetfeldes nach der Zeit feststellen kann. Ein weiterer wichtiger Vorteil von Hall-Sensoren ist, dass zu ihrer Realisierung keine ferro- oder ferrimagnetischen Materialien benötigt werden. Die Hallspannung ist außerdem auch temperaturabhängig und kann einen Offset haben. 

Induktive Sensoren - berührungslose Technologie mit Wechselströmen zur Messung der linearen Position. Bei einem induktiven Sensor verändert sich die Induktivität einer Spule. Entweder wird das metallische Objekt berührungslos gemessen oder mit einem Tastkopf ein metallischer Kern in der Spule bewegt (Tauchanker).

LVDT – berührungsloser und linearer variabler Differentialtransformator. Der Differentialtransformator (LVDT) hat einen beweglichen Kern, der den Kopplungsfaktor zu zwei Sekundärspulen beeinflusst. Unsere Schwesterfirma Positek hat eine hauseigene patentierte Technologie entwickelt, als PIPS bezeichnet – (Positek Inductive Position Sensor Technology)  die berührungslos arbeitet und für lineare oder rotatorische Messungen geeignet ist.

RVDT - Eine Variante des LVDT ist der Rotary Variable Differential Transformer (RVDT) oder Drehmelder. Es handelt sich um einen berührungslosen Drehsensor - drehbarer variabler Differentialtransformator, der berührungslos arbeitet.

 

Wirbelstrom - induktive berührungslose Messmethode für lineare und rotatorische Bewegungen. Wenn ein leitender Körper in einem Magnetfeld bewegt wird, dann treten in diesem Feld Wirbelströme auf, weil im leitenden Material eine Spannung induziert wird. Mit diesem Prinzip können Längen und Dicken elektrisch leitender Werkstoffe im Bereich zwischen 0,5 mm und 140 mm bestimmt werden.

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Artikel veröffentlicht am: 08/05/2020