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Individuelle Neigung

Text: André Brauers, Turck Foto: Turck
Herkömmliche Neigungssensoren sind meist störanfällig und unflexibel. Ein neues Messprinzip setzt diesem Manko ein Ende und ermöglicht die applikationsspezifische Einstellung der Messtechnik.

Das Prinzip von Neigungssensoren basiert auf der Erfassung aller einwirkenden Beschleunigungskräfte. Generell gleicht dieses Messprinzip dem des Lotfällens, wobei sich eine Masse nach dem Gravitationsfeld ausrichtet. Doch das Pendel reagiert nicht nur auf Beschleunigungen, sondern wird auch von Vibrationen und Stößen gestört. Auch eine werksseitige Nullstellung dieses Sensors erweist sich bislang in vielen Anwendungen als unpassend, falls der Sensor nicht auf einer Ebene mit 0° montiert werden kann.

Relevante Parameter selbst bestimmen

Der Sensorhersteller Turck will hier Abhilfe schaffen und präsentiert unter dem Namen B2N-360-Q42 einen 3D-Neigungswinkelsensor, der sich über IO-Link spezifisch auf Applikationen abstimmen lässt. Mit einem Messbereich von zwei mal 360° ist der Sensor nicht wie marktübliche Modelle auf ±85° limitiert. Anwender können jeden relevanten Parameter selbst bestimmen und einstellen: Nullpunkt, Schaltpunkte, Schaltfenster oder Ausgangssignal, aber auch Vibrations-, Beschleunigungs- oder Stoßfilter - je nach Einbausituation und Anforderung vor Ort. Neben Vibrationen unterdrückt der Sensor auch potenzielle Fehlerquellen wie Beschleunigungen oder Stöße. Aufgrund der umfassenden Parametrierbarkeit und des maximalen Erfassungsbereichs von 360° auf zwei Achsen lässt sich der Sensor für ein sehr breites Spektrum an Applikationen einsetzen. Er reduziert so die Anzahl der vorzuhaltenden Sensorvarianten. Das Modell B2N-360-Q42 kann auch zur Messung von Vibrationen oder Stößen verwendet werden. Turck bietet den Sensor in zwei Varianten an: Die Industrievariante für den Temperaturbereich von -25 bis +75°C eignet sich beispielsweise zur Neigungserfassung an Solarpanels oder Robotern. Eine zweite Variante konstruierte Turck nach e1-Spezifikation zum Einsatz auf Nutzfahrzeugen und Baumaschinen. Diese Variante widersteht erweiterten Temperaturen von -40 bis +85°C und arbeitet mit der bordnetzüblichen Betriebsspannung von 8�?�30V. Beide Varianten erfüllen die Schutzart IP69K. Das Ausgangssignal kann individuell festgelegt werden: zum Beispiel auf die Standardsignalbereiche 0�?�10V oder 4�?�20mA.Die neuen Neigungssensoren von Turck basieren auf der so genannten 3D-MEMS-Technik (MEMS = Mikro-Elektro-Mechanische Systeme). Herzstück der Konstruktion ist ein mikromechanisches kapazitives Sensorelement aus mehreren nebeneinander liegenden Plattenkondensatoren, die aus einer festen und einer beweglichen Platte bestehen. Wird der Sensor beschleunigt oder aus der lotrechten Position gebracht, verschiebt sich die bewegliche Platte und das Kapazitätsverhältnis der Kondensatoren ändert sich. Die Sensoren arbeiten als Feder-Masse-Systeme mit Federn aus Siliziumstegen, die nur wenige Mikrometer breit sind. Auch die Masse ist aus Silizium hergestellt. Durch die Auslenkung bei Beschleunigung oder Neigung kann zwischen den gefedert aufgehängten Teilen und den festen Bezugselektroden eine �?nderung der elektrischen Kapazität gemessen werden.

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