Induktiver Näherungsschalter M12

Ein induktiver Näherungsschalter erkennt ein Metallteil, ohne es zu berühren. Eine Spule in der Erfassungsfläche erzeugt ein Wechselfeld, ein in dieses Feld eintretendes Metallziel entzieht ihm Energie, und die Schaltung, die die Spule zum Schwingen hält, erfasst die Änderung und betätigt ihren Ausgang. Nichts bewegt sich und nichts verschleißt, weshalb der Schalter für Endlagenüberwachung, Zählung und Positionserfassung an Maschinen eingesetzt wird, an denen ein mechanischer Endschalter alle paar Monate ersetzt werden müsste.

Die Schalter auf dieser Seite sind M12-Gewindekörper in einem vernickelten Messinggehäuse mit einer ABS-Erfassungsfläche. Zwei Schaltabstände werden angeboten: 2 mm bei der geschirmten Version, die bündig in Metall montiert werden kann, und 4 mm bei der ungeschirmten Version, die davon frei stehen muss. Vier Ausgangsformen decken NPN, PNP, Zweileiter-Gleichstrom und Zweileiter-Wechselstrom ab, und die Funktion kann Schließer, Öffner oder Umschalter sein.

Die Schutzart ist IP65 und der Betriebstemperaturbereich reicht von -25 bis +65 °C. Die Gleichstromversionen arbeiten von 6 bis 36 V, sodass ein Teil sowohl 12-V- als auch 24-V-Steuerungen abdeckt, und die Wechselstromversionen arbeiten von 36 bis 250 V.

Wie ein induktiver Näherungsschalter arbeitet

Die Erfassungsfläche enthält eine Spule, die Teil eines Oszillators ist, der mit einer Frequenz weit über der Schaltrate des Ausgangs läuft. Tritt ein Metallziel in das Feld ein, werden in ihm Wirbelströme induziert, die dem Stromkreis Energie entziehen. Die Schwingungsamplitude sinkt, eine Detektorschaltung erfasst die Änderung und betätigt den Ausgang. Der Schaltpunkt wird dadurch festgelegt, wie viel Energie das Ziel aufnimmt, weshalb der Zielwerkstoff ebenso zählt wie der Abstand.

Die beiden Werte, die bestimmen, wo der Schalter montiert wird, sind der Nennschaltabstand und der Einstellabstand. Der Nennabstand wird gegen eine Normmessplatte aus Eisen definierter Größe in einer Laboranordnung gemessen. Der Einstellabstand ist der Bereich, über den der Schalter in der Praxis positioniert werden kann, und er ist immer kleiner, weil das umgebende Metall, die Versorgungsspannung und die Temperatur den Arbeitspunkt alle verschieben. Das für diese Schalter gelieferte Material empfiehlt aus diesem Grund, bei 85 % des Nennabstands zu montieren.

Die geschirmten und die ungeschirmten Versionen unterscheiden sich darin, wohin das Feld geht. Ein geschirmter Schalter hat einen Metallring um die Spule, der das Feld vor der Fläche bündelt, sodass er in eine Metallfläche eingelassen werden kann, ohne dass das umgebende Metall ihn bedämpft, um den Preis der Reichweite. Ein ungeschirmter Schalter hat keinen solchen Ring, sein Feld breitet sich aus und reicht weiter, aber eine Metallfläche neben der Erfassungsfläche bedämpft ihn und der Schalter arbeitet dauerhaft.

So wählen Sie den passenden Schalter aus

Entscheiden Sie zuerst, wie er montiert wird. Ein Gewindeloch in einer Metallhalterung mit bündiger Fläche verlangt die geschirmte Version. Eine Position, an der der Schalter von umgebendem Metall frei steht, kann die ungeschirmte nutzen und den längeren Abstand gewinnen. Diese Wahl trifft üblicherweise die Maschinenkonstruktion und nicht der persönliche Vorzug.

Passen Sie dann den Ausgang an den Steuerkreis an. NPN passt zu einem einspeisenden Eingang an einer SPS oder Steuerung; PNP passt zu einem speisenden Eingang. Zweileiter-Gleichstrom ist für einen Fall, in dem in der vorhandenen Verdrahtung nur zwei Leiter zur Verfügung stehen. Zweileiter-Wechselstrom ist für einen vorhandenen Wechselstrom-Steuerkreis, und seine Ansprechfrequenz von 25 Hz ist eine Grenze, die es zu beachten gilt: Bei einer schnellen Zählaufgabe kommt er nicht mit, während eine Gleichstromversion mit 0,5 kHz schaltet.

Prüfen Sie dann den Laststrom. Der Ausgangsstrom unterscheidet sich je Form, von 200 mA bei der Zweileiter-Gleichstromversion bis 400 mA bei der Wechselstromversion, eine Last nahe diesem Wert sollte geprüft und nicht angenommen werden.

Stellen Sie schließlich die Position an der Maschine ein. Der Abstand, bei dem der Schalter tatsächlich anspricht, hängt vom Zielwerkstoff, vom umgebenden Metall und von der Versorgung ab, der sinnvolle Ansatz ist daher, bei einem Anteil des Nennabstands zu montieren und dann an der zusammengebauten Maschine nachzustellen, statt auf dem Prüftisch einen Nennwert festzulegen.

Grenzen und zu klärende Punkte

Ein induktiver Schalter reagiert nur auf Metall. Ein Teil aus Kunststoff, Glas, Keramik oder Holz passiert das Feld, ohne erkannt zu werden, und ein nichtmetallisches Ziel braucht stattdessen einen kapazitiven oder einen photoelektrischen Sensor. Ist das Ziel Metall, aber hinter einer Abdeckung vertieft, funktioniert die Erkennung durch die Abdeckung hindurch nur, solange der gesamte Spalt innerhalb des Schaltabstands bleibt.

Der veröffentlichte Schaltabstand ist nicht der Abstand im Einsatz. Das Material gibt Edelstahl mit etwa dem 0,8-fachen des Nennwerts und Messing mit etwa dem 0,4-fachen an, und es empfiehlt zusätzlich, bei 85 % des Nennwerts zu montieren. Diese beiden Effekte multiplizieren sich, ein Messingziel an einem 4-mm-Schalter spricht daher näher bei 1,4 mm an als bei 4 mm. Eine Einbaustelle, die allein vom Katalogwert abgeleitet wird, ist der übliche Grund, warum ein Schalter, der auf dem Prüftisch funktionierte, an der Maschine nicht anspricht.

Zwei Punkte im gelieferten Material sind unvollständig. Die Modelltabelle führt eine Dreileiter-Wechselstromform, deren Code den Zweileiter-Wechselstromcode wiederholt, diese Form ist daher auf dieser Seite mit dem Hinweis auf die Abweichung genannt und nicht weggelassen. Und der Temperatureinfluss auf die Erfassung ist zweimal mit unterschiedlichen Toleranzen angegeben, je nach betrachtetem Bereich. Beides wird wie angegeben veröffentlicht, statt eines davon auszuwählen.

Das Material gibt außerdem an, dass die Montagehalterung nicht mitgeliefert wird, eine Halterung ist daher vom Maschinenbauer bereitzustellen. In einem starken Magnetfeld wird geschirmtes Kabel empfohlen und nicht das Standardkabel.