Was ist ein Abstandssensor?
Abstandssensoren sind Messgeräte, die die Dicke und Höhe des Objekts selbst messen.
Es gibt berührende Sensoren, die durch Berührung einer Sonde messen, und berührungslose Sensoren, die Laser verwenden.
Anwendungen von Abstandssensoren
Abstandssensoren sind in der Industrie weit verbreitet. Insbesondere werden Abstandssensoren zur Messung von Abständen in Verarbeitungs- und Förderanlagen eingesetzt, wo die Position und Form des Werkstücks erfasst werden muss.
Sie sind auch nützlich, wenn Informationen über die Dicke des zu messenden Objekts benötigt werden, wie z. B. bei der Prüfung des Aussehens eines Produkts. Die Dicke kann auch mit Tasterzirkeln gemessen werden, aber berührungslose Abstandssensoren werden für Produkte mit komplexen Formen oder Produkte, die bei Berührung fehlerhaft sind, verwendet.
Funktionsweise von Abstandssensoren
Bei der Messung des Abstands zu einem bestimmten Messobjekt werden Laser-Abstandssensoren vom Typ Reflexions-Lichttaster oder Positiv-Reflexions-Lichttaster verwendet. In beiden Fällen wird das Licht der Laserquelle von der Oberfläche des zu messenden Objekts reflektiert, und der Abstand wird durch Erfassen des reflektierten Lichts am lichtempfangenden Teil bestimmt.
Der Photodetektor hat eine bestimmte Flächenbreite, und der Photodetektor variiert je nach Winkel des reflektierten Lichts. Wenn sich der Lichtempfangsteil ändert, wird ein entsprechender elektrischer Strom erfasst, der auf der Grundlage dieser Information in einen Entfernungswert umgewandelt wird.
Konstruktionsbedingt kann das reflektierte Licht nicht erfasst werden, wenn die Oberfläche des zu messenden Objekts einen spitzen Winkel aufweist, da es nicht in den lichtempfindlichen Bereich zurückkehrt. Die zulässige Neigung hängt von der Bauart des Abstandssensors ab, wobei Abstandssensoren mit diffuser Reflexion im Allgemeinen einen größeren Erfassungswinkel haben.
Arten von Abstandssensoren
Es gibt eine breite Palette von Abstandssensoren für unterschiedliche Anwendungen. Im Folgenden sind Beispiele für Abstandssensoren aufgeführt:
1. Differenzialtransformatorische Abstandssensoren
Dies ist der typischste Sensor zur Erfassung linearer Verschiebungen durch Elektromagnetismus, bestehend aus einer Primärspule, zwei Sekundärspulen und einem Eisenkern zwischen diesen Spulen. Hierbei wirkt die Primärspule als Erreger, die Sekundärspule als Detektor und der Eisenkern ist beweglich.
Wenn ein hochfrequenter Wechselstrom durch die Primärspule fließt, wird durch elektromagnetische Induktion eine Spannung in der Sekundärspule induziert, die den Eisenkern in Bewegung versetzt. Die Bewegung des Eisenkerns erzeugt eine Spannungsdifferenz aus dem Zustand der Null-Differenzleistung, die eine Messung des Abstands ermöglicht.
Die Struktur zeichnet sich dadurch aus, dass der Messwert selten springt. Da sie jedoch das Magnetfeld der Spule nutzt, sind die Magnetfeldeigenschaften je nach Position des Eisenkerns in der Spule möglicherweise nicht stabil.
2. Linearmaßstab
Linearmaßstäbe, auch Längenmessgeräte genannt, sind Sensoren, mit denen lineare Positionen und Abstände mit hoher Genauigkeit gemessen werden können. Es gibt zwei Arten: Inductosyn und Magnescale.
Inductosyn besteht aus einem festen Kammspulenmaßstab und einem beweglichen Kammspulenschieber. Wenn an die Spule ein Wechselstrom angelegt wird, wird in der Spule des Schiebers eine Spannung induziert, und der Abstand wird anhand der Phasenänderung gemessen.
Magnescale besteht aus einem Maßstab mit Magnetband oder einem anderen magnetischen Aufzeichnungsmedium und einem Erfassungssensor. Die Position wird durch die Bewegung des Erfassungssensors erkannt und der Abstand wird gemessen.
3. Synchro
Synchros sind Sensoren zur Erfassung von Drehwinkelverschiebungen, die aus zwei rotierenden Wellen, einem Sender und einem Empfänger bestehen. Wenn ein Wechselstrom durch die Primärspule fließt, die um die Welle auf der Senderseite gewickelt ist, induziert die elektromagnetische Induktion eine Spannung in der Sekundärspule auf der Empfängerseite.
Die Welle des Empfängers dreht sich um denselben Winkel wie die Welle des Senders, was zur Messung der Winkelverschiebung der Drehung genutzt wird.
4. Resolver
Resolver sind Sensoren, die den Drehwinkel durch elektromagnetische Induktion erfassen. Er besteht aus einer Spule zur Erregung, zwei Spulen zur Erfassung und einem Eisenkern. Alle diese Spulen verlaufen in einer direkten Linie.
Wenn eine Wechselspannung an die Erregerspule angelegt wird, wird in der Erfassungsspule eine Spannung induziert. Die Ausgangsspannung variiert mit dem Drehwinkel, und aus diesem Ausgangssignal wird die Drehwinkelverschiebung gemessen.
Auswahl eines Abstandssensors
Bei der Auswahl eines Abstandssensors ist zunächst zu prüfen, ob es sich bei der Anwendung um eine Abstandsmessung oder eine Formerfassung handelt. Wählen Sie für die Abstandsmessung ein Produkt aus dem Messbereich aus, das mehr als den Oberflächenwinkel des zu messenden Objekts messen kann. Für die Dickenmessung prüfen Sie den Erfassungsbereich.
Anschließend wird die erforderliche Messgenauigkeit geprüft und die Spezifikationen für Auflösung, Erfassungsgenauigkeit und Linearität ausgewählt. All diese Faktoren wirken sich auf die Messgenauigkeit aus, und im Allgemeinen gilt: je höher die Genauigkeit, desto teurer.
Neben der Messgenauigkeit wird auch der Einbauraum geprüft. Wenn der Einbauraum klein ist, werden kleinere Sensoren empfohlen.