INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2025

INDUKTIVE SENSOREN

INDUKTIVE SENSOREN ÜBERZEUGENBEI HOHEN TEMPERATURENHEISSE KERLEIn Anwendungen mit hohen Umgebungstemperaturen werdenerhebliche Anforderungen an induktive Sensoren bezüglichZuverlässigkeit und Lebensdauer gestellt. Die Näherungsschaltervon IPF für diese Temperaturbereiche sind robust und inunterschiedlichen Bauformen und Anschlusskonzepten erhältlich.Induktive Sensorenfür erweiterteTempe raturbereichekönnen bis zu 230 °CwiderstehenEin Hersteller von hochwertigen Wohnungs- und Haustürentransportiert die Produkte in seiner hochmodernen Fertigungüber ein Kettenfördersystem durch die einzelnenProzessschritte. An einer Stelle werden die an Werkstückträgernhängenden Türen zur Oberflächenbehandlung für densogenannten Einbrennprozess in einen Ofen eingeschleust. Umdie Verweildauer und Position der Türen im Ofen zu überwachen,fragen mehrere induktive Sensoren die betreffenden Werkstückträgerab, die nach vordefinierter Zeit wieder den Ofen verlassen.Die Näherungsschalter im Ofen müssen Temperaturen über220 °C standhalten. Da die bisherigen Geräte jedoch nicht durchbesonders hohe Langlebigkeit überzeugten, entschied sich derBetrieb für induktive Sensoren für erweiterte Temperaturbereichevon IPF. Und das aus guten Gründen, denn der Sensorspezialistkann hier zusätzlich zu den hohen Standzeiten der Sensorenmit gewissen Alleinstellungsmerkmalen punkten.NÄHERUNGSSCHALTER FÜR BIS ZU 230 °CInduktive Sensoren für erweiterte Temperaturbereiche von IPFsind als Kompaktgeräte und Systeme mit getrenntem Verstärkererhältlich. Kompaktgeräte wie der IB180150 bilden mit dem Sensorplus integrierter Auswerteelektronik eine Einheit, die Temperaturenbis zu 180 °C standhält. Für Einsatzbereiche mit weit höherenUmgebungstemperaturen bis 230 °C entwickelte IPF schonfrühzeitig Lösungen, deren Nachschaltverstärker vom Sensorkopfgetrennt ist. Der entscheidende Vorteil: Der Sensorkopfkann unmittelbar in Bereichen mit sehr hohen Temperaturen installiertwerden, während der über ein Kabel beziehungsweiseein Stecksystem mit dem Sensorkopf verbundene Verstärker sichin einem thermisch weniger kritischen Bereich befindet, in derdie empfindliche Elektronik geschützt ist. Diese Systeme werdenzudem mit drei verschiedenen Anschlussvarianten angeboten:Variante 1: Sensorkopf mit fest angeschlossenem Kabel und imAnschlussstecker des Kabels integrierter Verstärker, beispielsweiseder IB18012T (Bauform M18) oder der IB30012T in M30.Variante 2: Besteht aus Sensorkopf, separatem Verstärker undAnschlusskabel. Der Sensorkopf verfügt ebenfalls über ein festangeschlossenes Kabel, das aber am Verstärker mittels Steckeroder Klemme anschließbar ist, zum Beispiel der IB186050 (M18)mit M12-Steckverbinder oder der IN32A589 (M32) mit offenemLeitungsende.Variante 3: Ähnelt hinsichtlich der Komponenten Variante 2,jedoch hat der Sensorkopf einen steckbaren Anschluss (Lemo-Stecker), wobei der Verstärker mittels Stecker oder Klemme anschließbarist, wie zum Beispiel der IN306040 (M30), derIN50C941 (M50) oder der IN40E174 (quaderförmig).DIE TRENNUNG VONSENSORKOPF UND VERSTÄRKERSCHÜTZT DIE ELEKTRONIKLetztgenannte Systeme erweisen sich in der Praxis als besondersflexibel, weil Sensorkopf und Verstärker bei Bedarf einfach austauschbarsind und überdies die Leitungslänge jederzeit variabelangepasst werden kann, selbst während oder nach der Installationvor Ort. Warum das bisweilen entscheidend ist, zeigenLösungen von anderen Herstellern, die ebenfalls voneinander getrennteSystemkomponenten haben, sich aber im Aufbau oftmalsgrundlegend von den Näherungsschaltern von IPF unterscheiden.AUFBAU DER NÄHERUNGSSCHALTERUm das besser zu verstehen, wird kurz auf den grundsätzlichenAufbau und die Funktionsweise von induktiven Näherungsschalterneingegangen. Vereinfacht dargestellt, bestehen diese aus einerSpule unmittelbar hinter dem Sensorkopf, die Teil einesSchwingkreises ist, gefolgt von der Auswerteelektronik und einerEndstufe beziehungsweise einem Verstärker. Die Schwingkreis-14 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2025/02 www.industrielle-automation.net

SENSORIK UND MESSTECHNIK0101 Anschlussvarianten Geräte bis 230 °C (v. l.): Sensorkopf mit festangeschlossenem Kabel und Anschlussverstärker im Stecker(Variante 1), Sensorköpfe mit fest angeschlossenen Kabeln undseparaten Verstärkern (Variante 2), Sensorkopf mit steckbaremAnschluss und separaten Verstärkern (Variante 3) sowie Kompaktgerät(rechts) mit Sensor plus integrierter Auswerteelektronik (bis 180 °C)0202 Wachsflutschalter mit festem und mit steckbarem Anschlusswerden vor dem Einsatz anspruchsvollen Tests unterzogenspule hinter der aktiven Fläche des Sensors erzeugt ein elektromagnetischesWechselfeld, in dem Wirbelströme induziert werden,sobald ein elektrisch leitfähiges Material in das Feld gelangt.Die Wirbelströme entziehen dem Schwingkreis Energie. Diesesogenannte „Bedämpfung“ lässt sich im Ausgangsverstärker inein Schaltsignal umsetzen.VARIABLE KABELLÄNGENBei induktiven Sensoren für erweiterte Temperaturbereiche vonIPF befindet sich der gesamte Schwingkreis im Sensorkopf. Geräteanderer Anbieter integrieren im Sensorkopf oftmals lediglich dieSpule, während die anderen Bauteile des Schwingkreises Bestandteiledes separaten Verstärkers sind. Damit wird das Kabelzwischen Sensorkopf und Verstärker beziehungsweise dessenelektrischer Widerstand ein wesentlicher Bestandteil desSchwingkreises, der beim Abgleich des Sensors berücksichtigtund daher definiert werden muss. Jede wesentliche Veränderungder Leitungslänge im Nachhinein wirkt sich somit gravierend aufden Abgleich des Sensors aus und kann daher während odernach der Installation nicht mehr über größere Distanzen variiertwerden. Die Kabel der Näherungsschalter mit Steckanschlussvon IPF können stattdessen noch während der Installation vorOrt selbst über größere Strecken variabel verändert werden –auch nach der Inbetriebnahme der Geräte.ROBUSTES DESIGN UNTER BEWEISWas das robuste Design und damit die hohe Langlebigkeit, aberauch Flexibilität der induktiven Sensoren für erweiterte Temperaturbereichevon IPF anbetrifft, liefern unter anderem die sogenanntenWachsflutschalter beeindruckende Einblicke. Die Gerätegehören zu den Anschlussvarianten, bei denen der Sensorkopfentweder einen festen Kabelanschluss (IB30912V) oder einensteckbaren Anschluss (IB30912W) hat. Beide Lösungen integrierendie komplette Elektronik und halten Temperaturen bis 140 °Cstand. Diese Näherungsschalter werden häufig in sogenanntenWachsflutanlagen für den Korrosionsschutz von Karosseriebauteilenvon Fahrzeugen eingesetzt und sind hierbei mitunter völligmit Wachs bedeckt.Bei der Ausfallrisikobewertung wurde als kritisches Ereignisdas Eindringen von Heißwachs in den Sensor selbst oder denSteckverbinder identifiziert. Um hier die Widerstandsfähigkeit zubeurteilen, wurde quasi ein Worst-Case-Szenario geprüft. Dabeifiel die Wahl für die Prüfung auf den IB30912W, der sich von seinemPendant nur durch das Anschlusskonzept unterscheidet.Beim Test wurde der rückseitige Sensorgehäusedeckel für dieLeitungseinführung nicht eingepresst, damit ungehindert Wachseindringen konnte. Nachdem man den Sensor auf eine Temperaturvon 140 °C aufgeheizt hatte, wurde er komplett in Heißwachs(Temperatur ebenfalls 140 °C) eingetaucht. Mit einem Metalltargetließ sich anschließend belegen, dass das Gerät nach wie vorein Schaltverhalten zeigt. In der zweiten Testphase ließ man dasWachs im Sensor aushärten. Und auch hier funktionierte das Geräteinwandfrei, sodass für beide Sensoren eine hohe Standzeitim Einsatz zu erwarten ist.Bilder: IPFwww.ipf.deUNTERNEHMENipf electronic gmbhRosmarter Allee 14, 58762 AltenaTel. 02351 9365-0E-Mail: info@ipf.dewww.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 2025/02 15