Klappt wie beim Regenschirm

Exklusiv bei KEM Die Autoren: Bernd Büttner ist Produktmanager Wegaufnehmer bei der Novotechnik Messwertaufnehmer OHG in Ostfildern; Ellen-Christine Reiff ist Journalistin beim Redaktionsbüro Stutensee

Obwohl kontaktlose Verfahren heute im Trend liegen, zeigt die Praxis, dass Leitplastik-Potentiometer nach wie vor einen sehr großen Marktanteil haben. Oft wird das Argument der Zuverlässigkeit ins Feld geführt, um einer kontaktlosen Sensorik gegenüber der potentiometrischen Lösung den Vorrang zu geben. Dank ausgereifter Technologie erreichen jedoch potentiometrische Weg- und Winkelaufnehmer in geeigneten Applikationen eine Zuverlässigkeit, die mit kontaktlosen Verfahren noch nie erreicht wurde.

Gerade bei mobilen Anwendungen wissen Anwender außerdem den elektronikfreien Aufbau potentiometrischer Winkelaufnehmer zu schätzen. Weniger Komponenten bedeuten weniger potenzielle Fehlerquellen, vor allem wenn es ruppig zugeht. Auch das EMV-unkritische Verhalten kommt Anwendungen in Nutzfahrzeugen entgegen, und im Hinblick auf ihre Lebenserwartung, die bis 100 Millionen Zyklen beträgt, punkten qualitativ hochwertige Leitplastik-Potentiometer heute allemal.

Der Sensorikspezialist Novotechnik beispielsweise hat gleich eine ganze Reihe robuster Potentiometerlösungen im Programm, die ihre Zuverlässigkeit immer wieder unter extremen Bedingungen beweisen. Ein Beispiel dafür liefern die linearen Wegaufnehmer der Baureihe TX2. Die kompakten Sensoren mit bis 300 mm Hub erfüllen serienmäßig die Anforderungen der Schutzart IP67 und eignen sich für den Einsatz bei Umgebungstemperaturen von – 40 °C bis + 85 °C (Steckeranschluss) bzw. von – 20 °C bis + 100 °C (Kabelanschluss).

Die robuste Bauform mit Metallgehäuse, Metallflanschen und doppelter Schubstangendichtung bietet vielseitige Einsatzmöglichkeiten auch unter widrigen Umgebungsbedingungen wie Schmutz, Staub und Flüssigkeiten. Im Agrarbereich sind die preiswerten Wegaufnehmer, die mit einer Auflösung von besser als 0,01 mm und einer Linearität von bis zu +/- 0,05 % arbeiten, deshalb vielfältig eingesetzt. Außerdem haben sie bewiesen, dass sie sich auch an sehr anspruchsvolle Applikationen anpassen können:

Mit der Optima TFmaxi hat der Agrartechnikspezialist Kverneland eine moderne Einzelkorn-Sämaschine mit 12 m Arbeitsbreite auf den Markt gebracht, mit deren Hilfe sich Saatgut und Dünger effizient und dabei punktgenau im Boden einbringen lassen. Zwischen den einzelnen Saatkörnern wird gleichzeitig der Dünger platziert, und zwar so, dass er den Keimling während der Wachstumsperiode optimal versorgt, das Saatgut jedoch nicht verbrennt. Für den Dünger ist die Maschine mit einem zentralen Tank ausgerüstet, der 4000 l fasst.

Da die Maschine auf dem Weg zu ihrem jeweiligen Einsatzort öffentliche Straßen und Wege befahren muss, gilt es, die von der Straßenverkehrsordnung vorgeschriebene Maximalbreite von 3 m einzuhalten. Dies gelingt mit einem ausgeklügelten Klappmechanismus; die Segmente der Arbeitsbreite werden automatisch quasi zusammengefaltet. „Das funktioniert so ähnlich wie bei einem Regenschirm“, erläutert Jörg Fischer vom R&D Soest Team precision seeders bei der Kverneland Group Soest GmbH. „Über Hydraulikzylinder lassen sich die Segmente dann vom Bediener per Knopfdruck in Fahr- oder Arbeitsposition bringen.“

Den reibungslosen Ablauf des Aus- und Einklappens überwacht der Bordrechner der Einzelkorn-Sämaschine. Um die Bewegungen der Segmente zu steuern und zu überwachen, müssen ihre jeweilige Position und die Verfahrwege bekannt sein. Hier kommen die bereits erwähnten linearen Leitplastik-Potentiometer ins Spiel. Sieben dieser Sensoren sind in der Maschine verbaut. Sie sind in Nähe der für Klappmechanismus relevanten Drehpunkte montiert. Ihre Messwerte liefern sie dem Bordrechner als wegproportionales Analogsignal, der anhand derer die Klappvorgänge steuert.

„Besonders praktisch erwies sich die Befestigungsmöglichkeit der Sensoren über Gelenkköpfe“, fährt Fischer fort, „schließlich gibt es bei mobilen Anwendungen kein Maschinenbett. Stattdessen kann man die Sensoren an zwei Punkten befestigen; die spielarmen Gelenkköpfe erlauben dabei eine Winkelfreiheit bis 12,5 Grad.“ Für den elektrischen Anschluss sorgt eine metallische PG-Kabelverschraubung.

Für den Einsatz an der Sämaschine erwies sich allerdings die serienmäßige Schutzart IP 67 nicht als ausreichend. Die Maschinenreinigung nach dem Einsatz war zwar problemlos möglich, und die Sensoren blieben dank der langlebigen Dichtungen dicht und funktionsfähig. „Schmutz- und Düngerablagerungen auf der Schubstange waren allerdings kritisch“, weiß Fischer.

Abhilfe brachte eine vergleichsweise einfache, aber effektive Modifikation: Ein ziehharmonikaartiger Faltenbalg aus einem gegen Dünger- und Reinigungsmittel beständigem Kunststoffmaterial sorgt jetzt für den notwendigen Schutz. Auch bei tiefen Temperaturen wird das Material nicht spröde und schützt so zuverlässig die Schubstange vor Ablagerungen. Der Balg wird dazu dem Potentiometer übergestülpt und an seinen Bünden mit Kabelbinder befestigt. Für die notwendige Entlüftung sorgt eine an einer Stelle des Gummibundes eingelegte Gummischnur. Der dadurch entstehende kleine Entlüftungsschlitz wird so platziert, dass praktisch keine Feuchtigkeit eindringen kann.

„Diese Lösung hat sich im Arbeitsalltag mittlerweile gut bewährt“, freut sich Fischer. Potentiometer beweisen damit einmal mehr, dass es gerade für Einsatzfälle im mobilen Bereich zu ihnen kaum eine Alternative gibt, vor allem, wenn man das Preis-Leistungs-Verhältnis berücksichtigt. Aber auch in vielen industriellen Anwendungen stellen die robusten Wegaufnehmer ihre Zuverlässigkeit unter Beweis. Weitere Anschluss- und Befestigungsmöglichkeiten sorgen auch dort für gute Anpassungsmöglichkeiten an die jeweiligen Applikationserfordernisse.

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