Wegaufnehmer

 

Wissenswertes über Wegsensoren

Wegsensoren und Wegaufnehmer

Linearpotentiometer, magnetische Wegaufnehmer und optische Messtaster

Unsere Wegsensoren besitzen eine optimale Ausrichtung hinsichtlich Platzersparnis, Robustheit und Präzision. Mit unseren Linearsensoren erfassen Sie mechanische Messwege bis 4000 mm. Eine breite Auswahl an mechanischen und elektrischen Schnittstellen ermöglicht die bestmögliche konstruktive sowie elektrische Integration in Ihre Anwendung.

Wir decken dabei hohe Ansprüche in Schutzart, EMV, Schock, hydraulischen Druck (bis 350 bar), Genauigkeit (bis 1 µm) und Messdynamik (bis zu 10 m/s @ max. 100 m/s²) ab. Jedes Messprinzip bietet für sich Vorteile, die wir im Rahmen unserer Beratung mit Ihnen ermitteln.

Einzig die Anforderung der Applikation entscheidet über die Wahl der geeigneten Wegaufnehmer. In anspruchsvollen Applikationen bedarf es in vielen Fällen einer technischen Produktanpassung. MEGATRON ist Ihr Spezialist für diesen Anpassungsprozess - auch schon bei kleiner Stückzahl.


Ratgeber Wegsensoren
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Messprinzip der Wegmessung mit Wegsensoren

Wegsensoren wandeln "Bewegungen“ in elektrische Signale um. Dabei wird mit einer Schubstange oder einem geführten oder losen Betätiger die Wegstrecke linear mechanisch verfahren.
Im Wegaufnehmer wird der mechanische Messweg über ein Sensorelement elektrisch erfasst (elektrischer Messweg) und in elektrische Signale gewandelt. Dabei ist die elektrische Signalerfassung abhängig vom Messprinzip bzw. von der Sensortechnologie. Die erfassten Signale werden entweder als Analogsignale direkt zur Weiterverarbeitung oder über eine interne Signalaufbereitung (Messverstärker / Messwertwandler) an einen Messwertaufnehmer übergeben.
Diese Signale bilden den erfassten Messweg ab. Wegmesssysteme werden in allen Bereichen der Industrie und Medizintechnik eingesetzt. Eben überall dort, wo linear mechanische Bewegungen in elektrische Signale zur Weiterverarbeitung von Steuerungsaufgaben, Abstandsmessungen und Positionserfassungen benötigt werden.


Wegsensortechnologien

Für die lineare Wegmessung stehen Ihnen Wegsensoren in fünf verschiedenen Messprinzipien zur Verfügung:


Potentiometrisch

Ein Linearpotentiometer ist ein passives Bauelement dessen Widerstandswert sich stufenlos einstellen lässt. Über die Widerstandsbahn wird der Schleifer geführt, der abhängig von seiner Position den Widerstandswert ausgibt. Dazu hat das Linearpotentiometer drei Anschlüsse. Zwei für den Widerstand und eins für den Abgriff.
Anwendungsbeispiel: Spritzgießmaschine, Pneumatik, einfache Pressen

  • Einfaches Sensorprinzip meist ohne Elektronik
  • Messwert steht sofort zur Verfügung
  • Auflösung nahezu unendlich
  • Preisgünstig und sehr viele ausdifferenzierte Bauformen
  • Arbeitet mit geringen Spannungen (kaum Stromverbrauch)
  • Arbeitet verschleißbehaftet
  • Sensorische Eigenschaft verändert sich im Laufe des Betriebs
  • Unempfindlich gegenüber Störmagnetfelder

Magnetostriktiv

Der Sensor besteht aus einem robusten Gehäuse, einem Wellenleiter im Inneren, einem Permanentmagneten, der die erzeugten Impulse ablenkt und einem Wandler, der die zurücklaufenden Schwingungen in ein elektrisches Signal umwandelt. Als Ergebnis wird die Position des Magneten mit Hilfe der Magnetostriktion ermittelt.
Anwendungsbeispiel: Spritzgießmaschine, Hydraulikzylinder, Pressen, Tankfüllstandsmessung, Walzwerke

  • Dichter Sensor (hoher IP-Schutz) mit Elektronik
  • Kontaktloses Messprinzip
  • Wartungs- und verschleißfrei
  • Langlebig, gleichbleibende Genauigkeit
  • Lange Messwege bis zu 4000 mm
  • Unempfindlich gegen Schock und Vibration
  • Beständigkeit gegen hohen Druck – ideal für hydraulisch bewegte Achsen
  • Unempfindlich gegen einige chemische Medien
  • Aber sensitiv gegen Störmagnetfelder

Induktiv (LVDT)

Der LVDT ist ein analoger Sensor, in dem ein Spulensystem arbeitet – bestehend aus einer Primärspule und zwei Sekundärspulen. Diese wandeln die lineare Bewegung in elektrische Signale um.
Anwendungsbeispiel: Taster, Qualitätsüberwachung, Fertigungsautomation, Lebensmittelproduktion

  • Dichter Sensor (hoher IP-Schutz) mit oder ohne Elektronik
  • Sehr gute Linearität
  • Aufzeichnung kleiner Messänderungen
  • Auflösung nahezu unendlich
  • Langlebig, gleichbleibende Genauigkeit
  • Wartungs- und verschleißfrei
  • Geeignet für hohe Dynamik
  • Nullpunkt ist reproduzierbar
  • Signalausgang absolut
  • Unempfindlich gegen viele chemische Medien
  • Aber sensitiv gegen Störmagnetfelder

Hall-Effekt

Hallsensoren verwenden einen Permanentmagneten, der auf einem beweglichen Stößel platziert ist. Auf dem Verfahrweg befinden sich ein oder mehrere Hall-ICs. Sie messen die Feldstärke auf dem Weg und identifizieren die Position des Magneten und damit die Entfernung des Messweges.
Anwendungsbeispiel: Positionserfassung bei Aufzügen oder Scharnieren, bei beengtem Bauraum

  • Kontaktloses Messprinzip
  • Wartungs- und verschleißfrei
  • Langlebig, gleichbleibende Genauigkeit
  • Zuverlässige Messung auch bei Vibration
  • Erkennung von Drahtbrüchen und Kurzschlüssen
  • Aber sensitiv gegen Störmagnetfelder

Optoelektronisch

Am Ende der Schubstange befindet sich ein Glasmaßstab. Der Sender und der Empfänger sind gegenüber angeordnet. Dazwischen bewegt sich der Glasmaßstab. Elektrische Impulse werden vom Sender in Lichtimpulse umgewandelt und vom Empfänger wiederum in elektrische Signale. Der nachgeschaltete Verstärker vergleicht das empfangene Signal mit einer vorgegebenen Schaltwelle. Mit unseren optischen Messtastern können exakte Positionen erfasst werden.
Anwendungsbeispiel: Taster, Qualitätsüberwachung, Messuhren, Präzisionsmaschinenbau

  • Präziser Sensor mit Elektronik
  • Kontaktloses Messprinzip
  • Wartungs- und verschleißfrei
  • Langlebig, gleichbleibende Genauigkeit
  • Sehr hohe Auflösung
  • Temperaturstabil
  • Einfache Montage
  • Unempfindlich gegen Störmagnetfelder
  • Aber der Glasmaßstab ist bruchempfindlich

Technologievergleich

Messverfahren/ Technische Anforderungen Potentiometrisch LVDT Magnetostriktive Hall-Effekt Optoelektronisch
Hohe Auflösung (100 μm) + + + + +
Sehr hohe Auflösung (1 μm) - - + + +
Verfahrgeschwindigkeit 0 0 + + -
Kleine Bauform + + 0 + 0
Hohe Schutzklasse (IP65) 0 0 + + 0
Einsatz im Magnetfeld + - 0 - +
Sehr kleine Messwege (±1 mm) - + - 0 -
Digitale Weiterverarbeitung erforderlich - - - - +
Seitenkräfte treten auf (quer) 0 0 0 - -
Hohe Messrate/stark oszillierende Bewegungen 0 + + + +

Elektrische Interfaces und Signale

Um eine Vielzahl von Anwendungen in unterschiedlichsten Branchen zu bedienen, bieten wir Wegsensoren mit entsprechend elektrischen Schnittstellen an.

Potentiometrisch und induktiv
Unsere potentiometrischen und induktiven Linearsensoren sind zur Vereinfachung der elektronischen Integration auch mit integrierter Elektronik realisiert worden. Eine direkte Anbindung an die typischen Analogsignale 0..5 V / ±5 V / 0..10 V / ±10 V / 0..20 mA / 4..20 mA ohne externen Verstärker wird dadurch ermöglicht.

Hall-Effekt
Unsere kontaktlosen Hall-Sensoren haben einen Analogausgang mit 0,5..4,5 V. Dies ermöglicht eine Drahtbruch- und Kurzschlusserkennung.

Magnetostriktiv
Im magnetostriktiven Wegmesssystem ist die Signalverarbeitung nach der Laufzeitmessung immer integriert. Der elektrische Anschluß erfolgt über 5, 6 oder 8-polige Stecker mit Schraubgewinde M12 oder M16. Einige Sensoren haben ein vergossenes Kabel mit einem Meter Länge (Standard) oder auf Anfrage bis zu 15m.
Zudem bieten diese Sensoren Analogausgänge in Spannung oder Strom für die direkte Messung von Weg und Geschwindigkeit oder digitale Ausgänge.

Optoelektronisch
Die inkrementale Wegmessung gibt die Zählimpulse im TTL-, OC- oder LD-Pegel aus.


Mechanische Interfaces

Geführte Schubstange mit mechanischen Interfaces

  • Mit Rückstellfeder und Taster - Wegtaster
  • Mit Gelenkköpfen – ideal für den Ausgleich von lateralem Versatz
  • Mit Gewindekupplung (mit oder ohne Rückstellfeder)

Lose Schubstange

  • Nur für LVDT-Sensoren - mit Gewindekupplung - die Applikation benötigt ein entsprechend abgestimmtes Interface. Kernverlängerungen von 50 mm bis 315 mm optional erhältlich

Geführter Schlitten (Betätiger/Cursor)

  • Schlitten ist mechanisch oder magnetisch mit dem Wegsensor verbunden, die Applikation benötigt ein entsprechend abgestimmtes Interface

Loser Schlitten (Betätiger/Cursor)

  • Der Schlitten wird in einem definierten Abstand über der Oberfläche des Wegsensors bewegt, die Applikation benötigt ein entsprechend abgestimmtes Interface

Es gibt zwei Arten der mechanischen Integration von Schubstangen im Wegsensor:

  • Die Schubstange wird beidseitig geführt. Das heißt, dass die Schubstange horizontal in beide Richtungen des Sensorgehäuses „übersteht“. Dies bietet bei miniaturisierten Wegsensoren höhere Robustheit, weil die Schubstange linear in beiden Gleitlagern sicher geführt wird. Konstruktiv aufwendige Lagerungen entfallen zusätzlich.
  • Die Schubstange wird einseitig geführt. D.h., die Schubstange steht nur auf der Messseite über. Lagerungen im Inneren des Gehäuses verleihen der Schubstange ihre Stabilität.

Montage

Je nach Produkt und Anwendung haben wir für die Montage zahlreiches Zubehör im Programm. Vieles liegt dem Sensor bereits bei. Bitte beachten Sie dazu auch unsere Hinweise auf den Datenblättern.

Grundsätzlich gilt: Jeder Sensor benötigt eine saubere und ebene Auflagefläche. Bei längeren Messwegen sollte an eine zusätzliche Unterstützung gedacht werden, um eine Durchbiegung zu verhindern. Bringen Sie bitte keine mechanischen Spannungen auf das Sensorgehäuse.

Vielen Sensoren liegen bereits Befestigungs- oder Spannklammern bei. Manche haben Montageblöcke, Flansche oder Gelenkköpfe.

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