Moin zusammen,
da ich mich nicht ganz so gut mit Sensorik auskenne, bräuchte ich einmal
Eure Hilfe, da ich eher Maschinenbauer bin :)
Ich würde gerne einen Kontakt bei Annäherung eines beweglichen Teils
(z.B. Metall, kann sowohl vertikal, als auch horizontal aus dem
Sensorsichtfeld austreten) schließen oder dieses bewegliche Teil bei
Annäherung detektieren und eine Aktion ausführen so lange man
entsprechend nah am Sensor ist bzw. der Kontakt geschlossen ist.
Ich habe die grobe Anwendung mal skizziert. Es befindet sich außen
kreisförmig ein Spulenmagnetfeld. Um die konstruktive Gestaltung geht es
erst einmal nicht, nur der Bauraum ist sehr klein (für die Bauteile und
Detektierung, nicht für die Signalverarbeitung)
Dafür möchte ich die Anwendung folgender Bauteile/Sensorik für diesen
Zweck beurteilen:
-Reedschalter (Wirkmagnet befindet sich am beweglichen Teil. Wirkmagnet
und Reedschalter müssen entsprechend vom Spulenmagnetfeld abgeschirmt
werden. Möglich bei einem Abstand von ca. 2cm zum Spulenmagnetfeld?)
-Hall-Sensoren (Stromversorgung, Signalverarbeitung)
-Induktive Sensoren (Stromversorgung, Signalverarbeitung)
Wie sind diese Sensoren im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Reaktionszeit
und Lebensdauer(Schaltzyklen) zu bewerten für diese grobe Anwendung?
Kosten und zusätzliche benötigte Bauteile (z.B. zur Signalverarbeitung)
erst einmal zweitrangig.
Mir erscheint der Induktive-Sensor am sinnvollsten, da er hier nicht
noch einen weiteren Magneten ins Spiel bringt und der Schaltabstand
variabel ist.
Noch eine andere Frage:
Geben Piezoschalter bei Druck nur ein kurzes Impulssignal, oder gibt es
so etwas auch mit Dauersignal, so lange wie der Taster gedrückt wird?
Ich danke Euch.
Vielleicht ist in deinem Fall ein kapzitiver Sensor die beste Wahl.
John schrieb:> Geben Piezoschalter bei Druck nur ein kurzes Impulssignal, oder gibt es> so etwas auch mit Dauersignal, so lange wie der Taster gedrückt wird?
Das könnte man sich mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes selbst
erklären :-)
Danke für Deine Antwort.
Ein kapazitiver Sensor kommt für diese Anwendung leider nicht in Frage,
da sehr Umgebungsempfindlich. Reagiert auf äußere Einflüsse, wie z.B.
Feuchtigkeit. Das gesamte Bauteil befindet sich zwar in einem Gehäuse,
welches jedoch nicht komplett dicht ist, und es unterliegt einer
Außenanwendung.
Die drei oben genannten Varianten reagieren alle leider mehr oder
weniger auf das andere Magnetfeld. Das sich bei Spannungsversorgung 15V,
max. 200mA und Signal für Schalteingang 3,3V in Grenzen halten dürfte?
Das gilt es herauszufinden. Die Frage ist nur ob es Sinn macht diese
Varianten näher zu durchleuchten und Abschirmöglichkeiten zu finden. Und
welche Varianten in Frage kommen würden grundsätzlich und warum eher
diese als die andere.
Kannst du an das Metallteil noch ein Blech mit Loch anbringen?
Dann Konstruktion wie beim Zündverteiler: Magnet, geschlitztes Blech,
Hallsensor.
Befindet sich Metall zwischen Magnet und Hallsensor, wird das Magnetfeld
abgeschirmt.
Sensoren kannst du dir mal bei Micronas angucken. Analog, digital,
linear oder als Schalter (ggf. mit Hysterese), alles da. Die schicken
auch engineering samples zu.
John schrieb:> Wie sind diese Sensoren im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Reaktionszeit> und Lebensdauer(Schaltzyklen) zu bewerten für diese grobe Anwendung?
Das ist ein Schritt zu weit. Ersteinmal müssen Sensoren ausgewählt
werden die diesen Anwendungszweck überhaupt abdecken. Danach kann man
die speziellen Sensoren bewerten.
Du musst die Sensoren spezifizieren! Schaltabstand? Erfassungsbereich?
Welches Material soll erfasst werden? (z.b. Metall (ferromagnetisch?))
Umgebungsbedingungen? ( Was ist das für ein Spulenmagnetfeld? Könnte ja
RFID oder auch ein Induktionsofen sein oder auch gar kein Wechselfeld)
Neben den kapazitiven Sensoren gibt es auch eine Vielzahl von Optischen
Sensoren, die möglicherweise auch in Betracht kommen.
Hallo Jörg,
auf das Konstruktive wollte ich gar nicht soweit eingehen. Ich bin da
mehr oder weniger offen und in der Auslegung. Die aber abhängig der
Sensorik ist.
Im großen und ganzen habe ich die Sensoren spezifiziert, und bin
unabhängig einer mechanischen Lösung (mechanischer Kontakt), die hier
aber nicht Thema werden soll bei den 3.Sensoriklösungen hängen geblieben
zum näheren durchleuchten.
Schaltabstand: abhängig von der konstruktiven Auslegung. Ich sag mal von
0mm (ja, auch Berührung möglich) bis 5 oder 10mm.
Erfassungsbereich: auch abhängig von der Auslegung. Vielleicht so 5x5mm
Zu detektierendes Material: Hatte Metall geplant. Kann aber mit
bestimmten Schichten überzogen werden, oder Magnete reingelegt werden
o.ä.
Umgebungsbedingungen: Gehäuse aber Außenbetrieb. Schmutzpartikel, Staub
und Flüssigkeiten können vorhanden sein und sind auch wahrscheinlich.
Spulenmagnetfeld: Aktuell leider mehr oder weniger Blackbox. Gehe davon
aus, dass es sich um ein Wechselfeld handelt.
Daher habe ich Optische, Ultraschall, Kapazitiv (für mich alles zu
Störanfällig für die Umgebung) und ähnliches vorerst ausgeschlossen und
wollte mir die 3 genannten intensiver anschauen.
@THOR: Danke, ich schaue mir das mal an.
Nun bin ich aufgrund THOR's Hinweis mit der Gabellichtschranke auch da
hängengeblieben und Frage mich, ob diese nicht dennoch in Frage kommt.
Ich hatte gar nicht auf dem Schirm, dass Sender, Empfänger und
Elektronik in einem Gehäuse befinden können. Das macht grundsätzlich die
Sache auch interessanter, als wenn getrennt. Da ich vermute, dass dies
einfacher zu installieren und nicht so störanfällig ist.
Stellt sich nur die Frage wie Störanfällig das ganze ist, wenn Schmutz,
Staub und Feuchtigkeit in das System kommt.
Und was vielleicht auch nicht ganz unwesentlich ist. Erschütterungen
sind auch vorhanden.
John schrieb:> Nun bin ich aufgrund THOR's Hinweis mit der Gabellichtschranke auch da> hängengeblieben
Nein, das ist ein Hallgeber! Die rotierende Aussenwand eines Zylinders
aus Blech ist mit Fenstern versehen. Im Fenster reagiert der Hallsensor
auf den gegenüber liegenden Magneten.
Im Übrigen ist es schwierig ein planes Stück Blech durch die Sensorgabel
zu führen.
SonicHazard schrieb:> Im Übrigen ist es schwierig ein planes Stück Blech durch die Sensorgabel> zu führen.
Weil der Schlitz nen Radius hat meinst du? Gibts bestimmt auch ohne.
Oder selbstbauen, mit Hallsensor auf der einen Seite und Magnet auf der
anderen. Hab ich für nen Golf 2 mal gemacht, hält immer noch.
Es lebe der Golf!
Aber ich sehe ein anderes Problem. Sowie ich das verstanden habe möchte
der TO eine Auswertung in der Ebene, das bewegliche Teil kann sich in
zwei Achsen bewegen. Eine magnetiches Joch mit Sensor, sei es nun
Hallgeber oder Reedkontakt funktioniert meines Erachtens nur gut auf
einer Achse.
In einer ferromagnetischen Metallplatte bündig montierter
Näherungssensor sollte weder mit umgebenden Magnetfeldern noch mit
Schmutzpartikeln irgendwelche Probleme haben. Das Meßobjekt muß aus
ferromagn. Material sein, Magnet ist nicht nötig.
Je größer der Durchmesser des Sensors, umso größer der Meßabstand (und
die Breite des Induktionsfeldes).
Ich habe sowas seit 5 Jahren im Räderkasten meiner Drehmaschine laufen
(nein, dort ist es nicht sauber, und ja, es gibt Vibrationen, teilweise
jede Menge) und Null Problemo damit. Lebensdauer ist geschätzt länger
als die der Maschine.
Wenn Drehzahlen gemessen werden sollen, ist es günstig, wenn pro
Umdrehung viele Kontakte stattfinden, weil die Kurve dann glatter
verläuft und rechnerisch besser ausgewertet werden kann. Die Kontakte
sollten natürlich in gleichem Winkelabstand erfolgen.
Holger S. schrieb:> In einer ferromagnetischen Metallplatte bündig montierter> Näherungssensor sollte weder mit umgebenden Magnetfeldern noch mit> Schmutzpartikeln irgendwelche Probleme haben.
Das sehe ich auch so. Aber ob die Spulenelektronik des externen
Magnetfelds damit Probleme hat wissen wir nicht/müsste man testen.
SonicHazard schrieb:> Holger S. schrieb:>> In einer ferromagnetischen Metallplatte bündig montierter>> Näherungssensor sollte weder mit umgebenden Magnetfeldern noch mit>> Schmutzpartikeln irgendwelche Probleme haben.>> Das sehe ich auch so. Aber ob die Spulenelektronik des externen> Magnetfelds damit Probleme hat wissen wir nicht/müsste man testen.
Das war mit Gürtel und Hosenträger.
Laß den Hosenträger weg und montier den Sensor mit einem Alu-Flach.
Den Sensor wird das Feld nicht interessieren.
Den induktiven Sensor interessieren Magnetfelder nur, wenn ein starker
(Neodym-)Magnet sein Induktionsfeld stört (direkt vor der Nase,
innerhalb des Meßfeldes. Ist der Meßabstand 2mm, muß der Magnet schon
wirklich dicht ranrücken, z.b. 3mm. Das weiß ich, weil ich das für meine
Sensoren getestet habe. Reines Eisen frißt er fast genauso gern.
Ein allgemeines magnetisches Feld drumherum dürfte höchstens zu einem
Rauschen im Eingangssignal führen, ganz sicher löst er damit nicht aus.
Das könnte bei einem PNP Sensor der Fall sein, daß das Eingangssignal in
Ruhe nicht 0, sondern vielleicht 0,6 V werden könnte (reine Vermutung).
Daher würd ich für die Umgebung zu einem NPN Sensor raten, dann wär das
Ruhesignal egal, weil das vom PULLUP kommt, und weil der auf Masse
schließt, gibt es dann auch kein Rauschen.
0 bleibt 0.
John schrieb:> da ich eher Maschinenbauer bin
Da holt man sich den Anwendungsberater von z.B.
http://www.baumer.com/de-de/ ins Haus, die sind auf Sensorik
spezialisiert und können auch Industrieumgebung.
So viele Antworten, danke.
Zu den Achsen: In der Zeichnung sind sowohl horizontale, als auch
vertikale eingetragen. Es kommt aber nur eins vor und nicht beides
zusammen. Das soll aber gar nicht so wichtig sein. Ich möchte einen
simplen Öffner/Schließer-Kontakt realisieren, ohne Aufnahme von
Drehzahlen, -richtung o.ä. Das bewegliche Teil kommt vor den Sensor, der
detektiert dieses und schließt den Kontakt. Bauraum so klein wie möglich
und Schaltabstand dann auch entsprechend klein (wenige mm).
Hauptanforderungen: Möglichst viele Schaltzyklen, Reaktionsschnell und
vorallem zuverlässig -> keine gegenseitige (elektro-)magnetische
Störung.
Wie geschrieben, durch die Rahmenbedingungen bin ich erst mal bei den 3
Varianten Reedkontakt, Hall- und Induktiv-Sensoren. Prinzipiell würde
ich sagen, erfüllen alle drei Varianten meine Anforderungen
(Umweltbedingungen, Lebensdauer, Ansprechzeit). Hall-Sensoren und
Induktiv-Sensor wurde ja auch bereits hier aufgegriffen und erwähnt.
Hauptängste sind noch elektromagnetische Störungen im System. Wurde auch
dazu schon was gesagt hier.
So, würde gerne vor der entgültigen Lösung festlegen, welche Variante
von den dreien Sinn macht und dies begründen, warum man sich eher für
eine entscheidet um die Lösung weiterzuverfolgen.
Berichtigt mich bitte wenn ich falsch liege:
Reedschalter:
keine Stromversorgung nötig
Es gibt Mikroreedschalter mit ~4mm (Glasrohr) Länge und einem sehr
kleinen Schaltabstand. Sind prinzipiell also kleiner als die anderen
Varianten
In der Lebensdauer begrenzter als bei den anderne Varianten, jedoch auch
mit Millionen von Schaltzyklen -> ausreichend
Jemand Erfahrungen bei der Wahl des Magneten? Sollte nicht zu stark
sein, um das Spulenfeld zu beeinflussen, aber stark genug um den
Reedkontakt zu schalten.
Reedkontakt muss auch auch abgeschirmt werden, um nicht vom Spulenfeld
beeinflusst zu werden
Hall-Sensoren:
Stromversorgung und Signalverarbeitung nötig (erst einmal unwichtig)
User THOR hatte was dazu geschrieben, wie das umgesetzt werden könnte.
Induktiver-Sensor:
Stromversorgung und Signalverarbeitung nötig (erst einmal unwichtig)
Bei der ersten Überlegeung klar favorisiert, da kein Magnet zur
Detektierung, sondern einfaches Metallobjekt -> weniger Störprobleme.
Gibt es auch in kleiner Bauweise (glaube Drm. 3mm)
Argumente, warum die Variante oder die andere besser?
John schrieb:> Geben Piezoschalter bei Druck nur ein kurzes Impulssignal, oder gibt es> so etwas auch mit Dauersignal, so lange wie der Taster gedrückt wird?
Prinzipiell nur während des Drückens (während sie verformt werden).
Allerdings kann man ja mit etwas Elektronik nachhelfen. Impuls beim
Drücken setzt einen FF und der Impuls beim Loslassen setzt ihn zurück.
Die Teile hier können das.
http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/C200/PBA-16-19-22_DB_DE.pdf
Na ja, nicht ganz. Taste darf max. 20s gedrückt sein.
Allerdings sind das Taster und keine Sensoren.
sensorik.png
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