Best Of Elektornik
Best Of Elektornik

Potentiometeraufnehmer

Dabei wird die Bewegung eines Schleifers entlang einer Widerstandsbahn ausgenutzt. Durch Anlegen einer Speisespannung durch das Potentiometer erhält man eine wegabhängige Spannungsteilung.

Je nach Bauform kann sowohl eine geradlinige Bewegung, als auch eine Drehbewegung erfasst werden.
Um hohe Verschleißfestigkeit zu gewährleisten besteht die Widerstandsbahn meist aus einer Leitplastik (metallischer Kunststoff).
Der Messbereich reicht von einigen cm bis m.

Vorteile:

  • hohe Linearität über dem ganzen Messbereich
  • große Nutzsignal (bis zu 10V und mehr)
  • Gleichspannungsanspeisung

Nachteile:

  • hohe Abnutzung
  • Kontaktprobleme (bei schnellen Bewegungen)

Induktiven Wegaufnehmer

- Differential Tauchankeraufnehmer:

Durch die Bewegung des Tauchankers ändert sich das Verhältnis L1 und L2 zueinander. Befindet er sich in Mittelstellung, so ist das Verhältnis ausgeglichen.
Je nach Auslenkung entsteht eine Brückenspannung, die Abhängig von der Richtung entweder gleich, bzw. gegenphasig zu der wechselförmigen Speisespannung U0 ist.
Mit Hilfe eines phasenselektiven Gleichrichters kann sie ausgewertet werden.

Das Prinzip des phasenselektiven Gleichrichters beruht darauf, dass die Polarität der gleichzurichtenden Wechselspannung im Takt der Brückenspeisespannung ist.

Sind beide Signale gleichphasig, so entsteht am Ausgang der positive Wert von Ux. Sind sie ungleich, so liegt am Ausgang der negative Wert an. Bei einer Phasenverschiebung die zwischen 0 und 180° liegt, heben sich die positive und negative Anteile teilweise auf und es entsteht ein zu kleiner Messwert (bei 90° Ux = 0). Darum muss bei der praktischen Ausführung darauf geachtet werden, dass durch Leitungskapazitäten keine zusätzliche Phasenverschiebung und damit Messfehler entstehen.

- Differentialtrafo-Tauchankeraufnehmer

Schaltet man die beiden Spulen L1 und L2 gegenseitig in Reihe, so ergibt sich wieder eine zur Auslenkung proportionale Wechselspannung, die von Phase und der Richtung abhängt.


Diese Spannung kann wieder mit einem phasenselektiven Gleichrichter ausgewertet werden.
Messbereich: 1-60cm
Auflösung: bis 0,1µm.

- Induktive, Kapazitive Näherungsschalter

Sie bestehen aus einem Oszillator mit einem nach geschalteten Demodulator, der die Amplitude der Schwingung ermittelt. Dringt ein Metallgegenstand in das Magnetfeld der Oszillatorspule ein, so werden in diesen Wirbelströmen induziert, welche die Schwingungsamplitude dämpfen.

Im linearen BereichLinearer Messbereich ist UA proportional zum Abstand, meist wird der Sensor jedoch nur als Schaltelement verwendet, um das Vorhanden sein eines metallischen Teils zu erfassen (Hebelstellung in Maschinen). Messbereich bis ca. 10mm vom Werkstoff des Metallteils ab.

Für Kunststoffe (Dielektrikum) werden kapazitive Abstandssensorenkapazitive Abstandssensoren eingesetzt. Sie funktionieren nach demselben Prinzip. Das aktive Sensorelement ist hier aber ein Schwingkreiskondensator.

Nähert sich ein nicht leitender Gegenstand, so kommt es zu dielektrischen Verlusten, die dem Schwingkreis Energie entziehen.

- Messlineale, Winkelschrittgeber

Inkremental Messaufnehmer

Bei diesem stellt jeder Strich ein Wegstück (=Inkrement) dar. Das sind z.B. 0,01mm. Bewegt sich der Sensor so entstehen in der Photodiode Stromimpulse.

Vorteil:

  • der Zählwert kann direkt digital verarbeitet werden
  • Relativ einfach und Kostengünstig

Nachteil:

  • Vor der Messung muss ein Referenzpunkt angefordert werden. (END Schalter) und der Zähler auf 0 gesetzt werden. Tritt durch einen Störimpuls ein falscher Zählwert auf, so bleibt der Fehler bis zum nächsten Referenzieren bestehen.

Absolutaufnehmer

Bei diesem ist der Zählwert der Position als binärer Datenwert auf dem Lineal codiert. Dieses Verfahren ist jedoch wesentlich aufwendiger und teurer.
Bei der binären Codierung ist darauf zu achten, dass beim Abtasten keine Lesefehler auftreten.

Immer wenn sich beim Umschalten von 1 auf die nächste Zahl mehr als 1bit ändert, kann es zu Lesefehlern kommen.
Deswegen wird hier ein "einschrittiger Code" verwendet. Bei diesem werden den Zahlenwerten die Bit-Muster so zugeordnet, dass sich beim Zählen von einer zur nächsten Zahl immer nur 1bit ändert = Gray Code.

Winkelschrittgeber

Bei Winkelschrittgeber sind die Werte in Kreissektoren angeordnet.
Auch beim übergang vom 1. zum letzten Wert ist hier die Einschrittigkeit gegeben.

Weitere Infos über Sensoren finden Sie hier