Innovative Elektronik, ein neuartiges Spulenkonzept sowie optimale Gehäusekonzepte haben zu einem induktiven Faktor 1-Sensor geführt, der einen bis zu 250 Prozent höheren Schaltabstand aufweist als herkömmliche induktive Sensoren mit Ferritkern. Das Produkt erkennt mit hoher Genauigkeit Metalle wie Eisen, Edelstahl, Kupfer, Aluminium oder Messing.
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Gerade von induktiven Sensoren verlangen Anwender immer mehr Leistung. In der Praxis sind nämlich besonders die vermeintlich einfach zu handhabenden Produkte oft Ursache für Probleme, die aufgrund von Fehlkonstruktionen zu Schwierigkeiten im Betrieb oder gar zu Stillstand führen. Um in der Kette „Konstruktion“, „Einkauf“, „Anlagenbau“, „Betrieb“ und „Instandhaltung“ durchgehend erfolgreich zu sein, ist daher eine Lösung erforderlich, die vorhandene Probleme ausschaltet und keine neuen aufwirft.
Diese Lösung heißt Uprox+, die neue Generation induktiver Sensoren von Turck. Sie eignet sich für Standardanwendungen bis hin zu Fällen, in denen früher selbst Sondergeräte nur unbefriedigende Ergebnisse geliefert haben.
Die Technik hinter Uprox+
Die Spulen- und Platinenkonstruktion eines Uprox+-Sensors scheint auf den ersten Blick im Vergleich zum herkömmlichen Sensor mit Ferritkern und gewickelter Spule nicht sehr revolutionär: Das Sensorelement besteht aus zwei gleichsinnig gewickelten Sende- sowie zwei gegenseitig gewickelten Empfangsspulen, die jeweils nahe bei den Sendespulen liegen. Die Wechselwirkung mit dem Objekt erfolgt durch ein oszillierendes Magnetfeld. Im unbetätigten Zustand kommt es durch die symmetrische Anordnung zu keiner Spannungsdifferenz in den Empfangsspulen; die Wirkungen der Sendespulen heben sich jeweils auf.
Aber: Im betätigten Zustand entsteht im Target ein Ringstrom, der über ein Magnetfeld zurück in die Empfangsspulen wirkt und dort eine zusätzliche Spannung induziert. Die Spannungsdifferenz ist abstandsabhängig, da die „Symmetrie“ des Systems (Spule/Magnetfeld) verschoben wird.
Die neue Spulenanordnung sorgt für einen deutlich größeren Signalunterschied (5 bis 10 x) bei Uprox+- im Gegensatz zu 3-Spulen- oder Ferritkern-Sensoren. Durch die Symmetrie sind zudem Störungen durch mechanische Beeinflussung des Systems minimal.
Durch Teilung der Sendespule in zwei unabhängige Systeme lassen sich die zueinander gehörenden Sende- und Empfangsspulen-Paare trennen. Dadurch können auf die Sensor-Bauform (beispielsweise Quader oder Gewinderohr) optimierte Systeme konstruiert werden, die den geometrischen Gegebenheiten Rechnung tragen.
Hinzu kommt die Möglichkeit, Spulensysteme als auf eine Platine geprintete Leiterbahn zu erstellen. Die präzise Fertigung dieser Platinenspulen ermöglicht eine deutlich einfachere und genauere Signalauswertung im Grenzbereich. Zudem kommt es durch das sehr steife Spulenträgermaterial kaum zu mechanischer Beeinflussung.
Ein neues Uprox+-Asic dient der exakten Auswertung des Oszillatorsignals und ermöglicht eine Temperaturkompensation. PNP/NPN sowie Arbeits- und Ruhestromversionen können auf der gleichen Platine realisiert werden. Diese dreifach patentierte Weiterentwicklung erreicht nun nochmals höhere Schaltabstände sowie eine bisher unbekannte Flexibilität im Spulenaufbau. Außerdem wird der gravierendste Nachteil von Sensoren mit extrem hohem Schaltabstand – die schwierigen und kaum nachvollziehbaren Einbaubedingungen – bei Uprox+-Faktor 1-Sensoren vollkommen eliminiert. Konkret bedeutet das:
- sehr hohe Schaltabstände
- Reduktionsfaktor 1 auf alle Metalle
- unkomplizierter Einbau
- überbündiger Einbau bündiger Sensoren
- stark verringerte Freizonen und teilbündiger Einbau bei nichtbündigen Sensoren
- magnetfeldfest (schweißfest)
- sehr gute EMV-Eigenschaften (deutlich besser als die künftig geltende EN 61000-4-6)
- Schutzart IP68
- flexible Spulentechnologie
Das hat der Anwender davon
Bei der Planung und Konstruktion einer Anlage kann bereits durch Einsparung von zusätzlichen mechanischen Anbauteilen profitiert werden, da die Sensoren auch teilbündig montiert werden können. Spezielle Halterungen entfallen und tragen zur Kostenersparnis bei. Beim teilbündigen Einbau ist Flexibilität durch integrierten Vorbedämpfungsschutz gegeben:
- sehr kleine Freizonen
- Quaderbauformen erlauben einen bis zu 4-seitigen Einbau in Metall
- Gewinderohr-Versionen erlauben einen einbau bis zur Rohrkante
- Vorbedämpfung wird durch Selbstkompensation automatisch ausgeglichen
Auch Konstruktionsfehler durch falsch eingeplante Sensoren lassen sich weitestgehend vermeiden, da durch die geringen Freizonen und den Vorbedämpfungsschutz kaum Einbaufehler möglich sind.
Mit den höheren Schaltabständen sind auch größere mechanische Toleranzbereiche akzeptabel, was sich auf die Betriebssicherheit (und damit auch die Kosten) auswirkt. Um mechanische Beschädigungen zu vermeiden, lassen sich alle bündigen Sensorvarianten auch ½ Umdrehung (überbündig) montieren. Dadurch kann der Sensor im Betrieb nicht mehr beschädigt werden. Auch hier lassen sich also größere Toleranzen ausnutzen, ohne dass die Anlagenverfügbarkeit leidet.
Bei der Installation kann durch die Vielzahl an erlaubten Montagemöglichkeiten und den Wegfall von zusätzlichen Halterungen schneller und einfacher gearbeitet werden.
Da mit wenig Uprox+-Sensoren die gesamte Applikationsbreite abgedeckt werden kann, bringen die Produkte eine effiziente Standardisierung der eingesetzten Sensortypen mit sich.
Einsparungen in der Praxis
Ein Uprox+ ersetzt viele herkömmliche Sensoren, wodurch die Beschaffung und Logistik vereinfacht wird, die Typenvielfalt für den Service beim Endanwender überschaubar wird und so die Kosten reduziert werden. Auch durch den Verzicht auf kostspielige Sondervarianten kann so zusätzlich gespart werden.
Ein Beispiel: In einer Werkshalle bei Ford in Köln waren etwa 400 verschiedene induktive Sensoren im Einsatz. Das hatte zum einen ein umfangreiches Lager an Standardgeräten und zum anderen ein weit verteiltes Lager an kritischen Geräten in den Schreibtischen zur Folge. Die Aufgabe bestand also darin, einen Universal-Sensor für die verschiedensten Anwendungen zu entwickeln. Heute ersetzen bei Ford sechs Unprox+-Sensoren alle bisherigen Sensoren, und der Automobilhersteller entschied sich für Turck als Alleinlieferant.
Durch die Verwendung der modernen Spulen-Technologie kann zusätzlich auf applikationsoptimierte Sensorbauformen zurückgegriffen werden, die speziell für die Anforderungen einzelner Anwendungen konzipiert sind und ein Maximum an Effizienz ermöglichen.
Das volle Programm
Uprox+-Sensoren sind in den Bauformen M12 x 1, M18 x 1 und M30 x 1 sowie in den Quaderbauformen CK40/CP40 (40 x 40 mm) und Q80 (80 x 80 mm) erhältlich. Die Gewinderohr-Bauformen sind wahlweise mit den Gehäusematerialien Messing verchromt, Edelstahl oder Messing teflonisiert für den Schweißbereich verfügbar. Als Anschluss steht der klassische M12 x 1-Steckverbinder, Kabel oder Klemmenraum zur Wahl.
Weiterhin sind auch die bewährten Uprox-Sensoren erhältlich, in mehr als 25 Bauformen vom kleinsten Glattrohr mit 6,5 mm Durchmesser bis zum 90 x 90 mm Flächensensor.
Uprox+-Sensoren KEM 477
Uprox-Sensoren KEM 478
Faktor 1-Sensor Uprox+
Definition verschiedenster Schaltabstände
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