Jun 28 2017

Zuverlässige Erfassung von Objekten und Füllständen

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Ob fest, flüssig oder granular – kapazitive Sensoren sind in der Lage, verschiedenste Objekte unabhängig von deren Material und Form, berührungslos und rückwirkungsfrei zu detektieren. Mit seinem um kapazitive Nährungsschalter erweitertes Portfolio optoelektronischer und induktiver Sensoren ermöglicht Leuze electronic dem Anwender damit Gesamtlösungen aus einer Hand für quasi alle Detektionsanforderungen in der Automatisierung.

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Kapazitive Nährungsschalter ermöglichen es, verschiedenste Gegenstände und Medien berührungslos und formunabhängig zu detektieren. So unterschiedlich die Detektionsanforderungen der Anwender in der Automatisierung sind, so vielfältig ist das Spektrum an kapazitiven Sensoren.Zum Beispiel kann neben Füllständen von Flüssigkeiten, Schüttgut in direktem Kontakt mit dem Medium oder auch durch eine nicht-metallische Behälterwand hindurch erfasst werden. Neben der reinen Objekt-Positionierung sind  die Materialfluss- und Füllstandsüberwachung, der Überlaufschutz und die Leckage-Erkennung wichtige Einsatzgebiete. Besonders eignen sich kapazitive Sensoren auch zur Kantenkontrolle von Kunststoffbahnen und zur Papierstapelabtastung. Sie kontrollieren Brüche von Treibriemen und Förderbändern und wirken als Signalgeber für Zählaufgaben in der Verpackungs- und Nahrungsmittelindustrie, in der holz- und kunststoffverarbeitenden Industrie.
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Das Funktionsprinzip macht den Unterschied

Das Besondere an kapazitiven Sensoren: überall dort, wo andere Messprinzipien nicht mehr funktionieren, spielen diese Nährungsschalter ihre Stärken aus. Zu ihnen zählen vor allem ihre hohe Empfindlichkeit sowie ihre Fähigkeit, sowohl elektrisch leitende als auch nicht-leitende Objekte erkennen zu können. Technisch beruht die Funktion eines kapazitiven Sensors auf der Änderung des elektrischen Feldes in der Umgebung seiner aktiven Zone. Wird die hinter der Schaltfläche angeordnete Kondensatorplatte mit Strom versorgt, wird ein elektrisches Feld erzeugt, welches auf Kapazitätsänderungen, verursacht durch ein eingebrachtes Objekt, reagiert. Somit können produktionstechnisch interessante Messgrößen wie beispielsweise Füllstände oder Distanzen an die Steuerung weitergegeben werden.

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Füllstandmessung, Überlaufschutz und Leckage-Erkennung sind typische Einsatzgebiete
Quelle: Leuze

Kapazitive Nährungsschalter sind berührungslose, verschleißfreie Sensoren. Das heißt, die Detektion selbst hat keinerlei Einfluss auf das Produkt. Auch ist die Lebensdauer des Sensors völlig unabhängig von dessen Schalthäufigkeit, da es keine mechanische Beanspruchung gibt. Kapazitive Sensoren sind ebenso unempflindlich gegenüber elektromagnetischen Einflüssen wie gegenüber Störungen und Verunreinigungen in der Luft. Deshalb eignen sie sich ganz besonders für Anwendungen in verunreinigter und staubiger Umgebung, in der andere Sensoren störanfällig reagieren würden.

 

Die Einbaustituation bestimmt die eingesetzte Ausführung

Grundsätzlich wird die Fähigkeit eines Sensors, ein Objekt zu erfassen, maßgeblich durch die Objektgröße, Dielektrizitätskonstante und den Abstand zur aktiven Fläche bestimmt. Auch spielen temperaturbedingte Einflüsse sowie die Geschwindkeit des Messobjekts eine Rolle. Je nach Anwendung stellt sich die Einbausituation oft unterschiedlich dar. Deshalb sind die kapazitiven Sensoren von Leuze electronic in zwei Ausführungen – in bündiger und in nicht-bündiger – verfügbar. Bündige Sensoren mit einem geradlinigen elektrischen Feld tasten auf Distanz und zudem wahlweise durch eine nicht-metallische Trennung von bis zu 4mm Dicke Festkörper wie zum Beispiel Wafer, Bauteile oder Kartinagen, Kunststoffblöcke oder Papierstapel ab. Sie eignen sich selbst für Festkörper mit geringerer Dielektrizitätszahl, Flüssigkeiten und Granulate. Nicht-bündige Bauformen mit einem kugelförmigen elektrischen Feld werden hingegen vorwiegend berühren, dh. mit ihrer aktiven Fläche in direktem Kontakt zum abzutastende Objekt, eingesetzt. Anhaftungen führen bis zu einem gewissen Grad zu keiner Beeinträchtigung der Sensorleistung. Die nicht-bündigen Bauformen sind ebenso wie die bündigen Varianten unter anderem auch für die Erkennung von Schüttgut und Flüssigkeiten geeignet. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass der Sensor das zu detektierende Material berühren kann. Die kapazitiven Nährungsschalter sind in zylindrischer und kubischer Bauform erhältlich. Zylindrische Bauformen eignen sich insbesondere zur Vollständigkeitskontrolle in der Verpackungsindustrie und für das Erkennen in rauer und schmutziger Umgebung. Kubische Sensoren können aufgrund ihrer Bauform beispielsweise an der Außenseite von Behältern angebracht werden und ermöglichen so eine zuverlässige Überwachung von Füllständen oder Leckagen.

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Bündiger Sensor mit geradlinigem elektrischen Feld tastet berührungslos.
Quelle: Leuze

Nicht-bündiger Sensor mit kugelförmigem elektrischen Feld tastet über seine aktive Fläche
Quelle: Leuze

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Die kapazitiven Nährungsschalter in zahlreichen Varianten erweitern das bestehende Portfolio optoelektronischer und induktiver Sensoren von Leuze electronic. Sie ermöglichen dem Anwender individuelle Gesamtlösungen aus einer Hand für quasi alle Detektionsanforderungen in der Automatisierung – inklusive dem passenden Zubehör. Dieses reicht von Kabeln in verschiedenen Ausführungen über Klemmhalter bis hin zu Schnellwechseladaptern.

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Kapazitive Sensoren für eine zuverlässige Erfassung von Objekten und Füllständen
Quelle: Leuze

 

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Leuze

Leuze electronic ist weltweit einer der Innovationsführer in der Optosensorik und international bekannt als führender Hersteller und Lösungsanbieter in der elektrischen Automation. Seine Schwerpunkte liegen auf der Intralogistik und Verpackungsindustrie, dem Werkzeugmaschinenbau und der Automobilindustrie sowie der Medizintechnik. Zum Portfolio gehören schaltende und messende Sensoren, Identifikationssysteme, Lösungen für die Bildverarbeitung und Datenübertragung sowie Komponenten und Systeme für die Arbeitssicherheit. Gegründet im Jahr 1963, verfügt das Unternehmen mit Sitz in Owen/Teck (Deutschland) über spezifisches Applikations-Know-How sowie breites Branchenwissen. Über 1000 Mitarbeiter an 22 Standorten sind in Entwicklung, Produktion, Vertrieb und Service tätig, unterstützt von mehr als 40 Vertriebspartnern weltweit. Innovative Produktentwicklungen, maßgeschneiderte Gesamtlösungen und ein umfangreiches Serviceangebot stehen für das „Smart Sensor Business 4.0“ bei Leuze electronic.

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