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Solange der Feldversuch läuft, dokumentiert der Wegaufnehmer das Kirschwachstum für die Forscher, damit Verbraucher bald prallere und saftigere Kirschen naschen können. Bild: iStock, bbbrrn
Induktive Wegaufnehmer

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Fühlen, wie die Kirschen wachsen

Text: Bernd Jödden, a.b.jödden
Saftig, rund und rot - bis Kirschen erntereif sind, ist es ein langer Wachstumsvorgang. Diesen beobachten Forscher nun mit einem induktiven Wegaufnehmer: Er erfasst unter schwierigen Umweltbedingungen kleinste Volumenänderungen. Dadurch eignet er sich auch für sensible Anwendungen in der Industrieautomation oder Satellitentechnik.

Normalerweise kommen induktive Wegaufnehmer in Maschinen zur Materialprüfung, auf Vibrationsprüftischen oder auch in der Satellitentechnik zum Einsatz. Eine kontaktlose Messung ist gerade bei sensiblen Anwendungen ein großer Vorteil. Aufgrund einer unendlichen Auflösung können kleinste Wegänderungen gemessen werden, die allein durch das Rauschen der integrierten Elektronik begrenzt werden.

Daher wurde für einen Feldversuch des Instituts für Gartenbauliche Produktionssysteme der Universität Hannover der induktive Taster der Baureihe SM34 von a.b. jödden ausgewählt. Seine Messergebnisse sollen zur Optimierung des Kirschwachstums beitragen: Zu kleine Kirschen sind bei Verbrauchern ebenso unbeliebt wie geplatzte Kirschen. Der induktive Wegaufnehmer verfügt über die für die Langzeitmessung notwendigen Eigenschaften. Er erfasst kleinste Messwege bis zu ± zehn mm mit Auflösungen im µm-Bereich und arbeitet zuverlässig auch bei hohen Luftfeuchtigkeiten sowie verschleißfrei. Zudem bietet er eine hohe Auflösung und Schutzart sowie geringe Kräfte und Stromaufnahme.

Für den Versuch wurden die Taster in Kirschbäumen befestigt, um die Durchmesseränderung der Früchte zu messen. Ihr Durchmesser wird minütlich mit einer Auflösung von drei µm gemessen und dient zur Berechnung des Volumens. Durch die kompakte Bauweise im nur zehn mm dicken Gehäuse und das geringe Eigengewicht war der Wegaufnehmer gut an den Ästen der Bäume zu fixieren. Den Einsatz unter schwierigen Umweltbedingungen ermöglicht der robuste, vergossene Aufbau der Taster. Der Microcontroller wertet die axiale Verschiebung des Mu-Metallkerns aus. Die komplette Elektronik ist im Gehäuse integriert und liefert ein wegproportionales Ausgangssignal. Dank der geringen Stromaufnahme kann eine preiswerte Powerbank die Versorgung des Sensors übernehmen. Die Ausgangssignale von 26 Wegaufnehmern werden gleichzeitig ausgelesen und auf einem Datenlogger gespeichert.

Berührungslos und verschleißfrei

Die typische Ausführung eines induktiven Wegaufnehmers besteht aus einem hohlen Spulenkörper mit streng symmetrisch gewickelten Spulen, einer magnetischen Abschirmung mit hoher Permeabilität und einem runden, rostfreien Stahlgehäuse. Die Räume zwischen Spule und Gehäuse werden mit aushärtendem Kunststoff vergossen. Durch den Spulenkörper bewegt sich der Stößel aus einer Nickel-Eisenlegierung und verändert die Induktivität der beiden Spulenhälften gegensinnig. Die Bohrung des Spulenkörpers und der Durchmesser des Stößels sind so gewählt, dass eine berührungslose, verschleißfreie Bewegung erfolgen kann. Der Stößel wird über eine Feder in die Ruhestellung gedrückt. Die Messspitzen und die Feder sind für unterschiedliche Messaufgaben austauschbar. Eine sehr lange Lebensdauer und eine hohe Zuverlässigkeit ermöglichen den Einsatz bei sensiblen Anwendungen wie der Satellitentechnik oder in der Industrieautomation. Die integrierte Elektronik wertet die Induktivitätsänderung aus, die durch die axiale Verschiebung eines NiFe-Metallkerns hervorgerufen wird. Das wegproportionale, analoge Ausgangssignal von 0 – 10, 0 – 5, oder 0 - 4 VDC kann von vielen Auswerteeinheiten direkt verarbeitet werden. Die Ausführung mit Stromausgang 4 – 20 mA ist in 2-Leitertechnik verfügbar. Extreme Umweltbedingungen sind für die Sensoren durch IP67 kein Problem.

Solange der Feldversuch läuft, dokumentiert der Wegaufnehmer das Kirschwachstum für die Forscher, damit Verbraucher bald prallere und saftigere Kirschen naschen können.

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