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Einbauvorschriften für Induktive Näherungsschalter

Bündig, nicht bündig oder quasi bündig?
Was beim Einbau induktiver Näherungsschalter zu beachten ist

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Ob der Einbau induktiver Näherungsschalter bündig oder nicht bündig erfolgt, hängt von der Applikation ab und ist entscheidend für die zuverlässige Funktionalität der Geräte. Die entsprechende Eigenschaft der in der Regel in einem metrischen Gewindegehäuse gelieferten Sensoren ist durch seine Konstruktion vorgegeben und wird nicht nur auf dem Datenblatt sondern auch auf dem Typenschild angegeben.


Inhaltsverzeichnis
1. Störende Einflüsse
2. Was sagt die Norm
3. Fehlerhafter Betrieb
4. Quasi bündig oder überbündig

Induktive Näherungsschalter arbeiten berührungslos. Sie detektieren Metallobjekte, die sich in ihrem Messfeld bewegen. Die Funktionsweise beruht auf der Dämpfung eines magnetischen Feldes, das vom Sensor erzeugt wird. Induktive Sensoren arbeiten prinzipiell mit einer offenen Spule, die das erforderliche Magnetfeld erzeugt. Verändert nun ein Objekt das Feld, wird es erkannt und es lassen sich völlig verschleißfrei Wege, Abstände oder Geschwindigkeiten messen. Der Oszillator im Sensor erzeugt mittels eines Schwingkreises in der Spule ein elektromagnetisches Wechselfeld, das aus der aktiven Fläche des Sensors austritt. In jedem sich frontseitig nähernden Metallobjekt werden Wirbelströme induziert, die dem Oszillator Energie entziehen und am Oszillatorausgang Amplitude und Frequenz des Schwingkreises verändern bzw. eine Pegeländerung verursachen.

Störende Einflüsse

Induktiven Näherungsschalter bauen ein magnetisches Feld auf, das zur Detektion von Metallobjekten genutzt wird. Dabei lässt sich nicht immer vermeiden, dass dieses Streufeld nicht nur mit dem zu detektierenden Objekt interferiert sondern auch andere Gegenstände in der Umgebung des Schalters erkennt. Damit ein induktiver Näherungsschalter zuverlässig funktioniert muss gewährleistet sein, dass im Bereich um den Sensorkopf herum kein detektierbares Material vorhanden ist. Das bedeutet, dass in diesem Bereich keine elektrisch gut leitfähigen Stoffe vorhanden sein dürfen.

Was sagt die Norm

Laut der europäischen Norm EN 60947 sind die Freiräume für die Montage von nicht bündig einbaubaren induktiven Näherungsschaltern festgelegt. Diese Norm gilt für induktive aber auch kapazitive Näherungsschalter, die die Anwesenheit von Objekten erfassen, Ultraschallnäherungsschalter, die die Anwesenheit von schallreflektierenden Objekten erfassen, fotoelektrische Näherungsschalter, die die Anwesenheit von Gegenständen erfassen, und nichtmechanische magnetische Näherungsschalter, die die Anwesenheit von Objekten mit einem magnetischen Feld erfassen. Diese Näherungsschalter bilden eine Einheit, enthalten Halbleiterschaltelemente und sind für den Einsatz in Stromkreisen vorgesehen, deren Bemessungsspannung 250 VAC 50/60 Hz oder 300 VDC nicht überschreitet.

Vom mechanischen Endschalter zum elektronischen Sensor

Überall dort, wo die erforderlichen Freiräume nicht eingehalten werden können, sind Geräte für den sogenannten bündigen Einbau erforderlich. Hierbei kann die aktive Schaltfläche der Näherungsschalter bündig abschließend in Metall eingebaut werden. Bei diesen Geräten ist das elektromagnetische Streufeld so weit abgeschirmt, dass keine merkliche Komponente des magnetischen Feldes seitlich zur aktiven Fläche austritt. So sind diese Geräte immun gegen Einflüsse von der Seite. Diese vorteilhafte Abschirmung geht aber mit einer Einschränkung einher. Bündig einbaubare Näherungsschalter haben bei gleicher Bauform kleinere Schaltabstände als nicht bündig einbaubare, die Schaltabstandsreduktion kann je nach Typ bis zu 50 % des sogenannten Bemessungsschaltabstandes ausmachen.

Fehlerhafter Betrieb

Wird bei einem Gerät, das für den nicht bündigen Einbau entwickelt wurde, der erforderliche Freiraum unterschritten, kann kein eindeutiges Signal erzeugt werden. Möglich ist dann, dass der Ausgang ständig durchschaltet und in diesem Zustand verbleibt. Wird ein für den bündigen Einbau vorgesehenes Gerät nicht bündig eingebaut, reduziert sich der Schaltabstand, weil auch die Vorbedämpfung reduziert ist. Dieser Schalt- oder Einbausprung sollte möglichst gering sein. Gerade bei Geräten mit erhöhtem Schaltabstand ist dieser Effekt kritisch zu betrachten. Bei Standardsensoren ist der Schaltsprung kaum größer als 5 %. Auskunft über die zulässigen Toleranzen gibt die Norm EN 60547.

Gerade bezüglich der Lagerhaltung kann es sinnvoll sein, sich auf wenige Typen zu beschränken. Sind alle Anforderungen bezüglich Funktion und Zuverlässigkeit erfüllt, ist der bündig einbaubare Sensor das universellere Gerät, weil der Anwender nicht auf seitliche Freiräume achten muss. Darüber hinaus sind Geräte mit Metallgehäusen deutlich widerstandsfähiger gegen mechanische Einwirkungen als Sensoren in Kunststoffgehäusen.

Quasi bündig oder überbündig

Oft wird in diesem Zusammenhang der Begriff „quasi bündiger Einbau“ genannt. Das gilt für Sensoren, bei denen ein geringerer Freiraum als beschriebene zulässig ist. Da dieser Begriff nicht genormt ist, muss der Anwender beim Einbau die Vorgaben des Herstellers beachten. Überbündig eingebaute Sensoren eignen sich für den Einsatz in Transportsystemen. Versenkt in einer Metallfläche eingebaut ist der Sensor vor mechanischer Beschädigung geschützt. Auch hier müssen die speziellen Einbauvorschriften des Herstellers beachtet werden. Da bei dieser Einbaumethode die Anforderungen der Norm übererfüllt werden, ist der Einbau gegenüber der Bezeichnung quasi bündig einfacher zu akzeptieren. ge

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