ARBEITSWEISE VON INDUKTIVEN NÄHERUNGSSCHALTERN

FUNKTIONSPRINZIP DERINDUKTIVENNÄHERUNGSSCHALTER

Ein induktiver Näherungsschalterbesteht im Prinzip aus einer Spule miteinem Ferritkern, einem Oszillator,einem Demodulator, einer Signalaus-wertung und einem Schaltverstärker.

Der Oszillator erzeugt in der Spule einhochfrequentes, elektromagnetischesWechselfeld. Dieses Feld tritt aus derSpule in Form von Feldlinien aus, wo-bei das Feld durch den Ferritkerngebündelt und ausgerichtet wird.Wenn die austretenden Feldlinien Me-tall durchsetzen, werden in diesemMetall Wirbelströme induziert unddadurch dem Feld Energie entzogen.

Der Energieverlust bewirkt eine Be-dämpfung, der Grad der Bedämpfungist dabei ein Maß für den Abstand desNäherungsschalters von dem zu er-kennenden Metall.

Die Signalauswertung erfasst die Be-dämpfung des Oszillators. Übersteigtdie Bedämpfung ein bestimmtes Maß,dann wird der Schaltverstärker akti-viert und ändert seinen Ausgangs-zustand z. B. von “AUS” auf “EIN”.Entfernt sich das Metall wieder ausdiesem Erfassungsbereich des Schal-ters, dann nimmt der Schaltverstär-ker wieder seinen ursprünglichenZustand ein.

TECHNISCHE BEGRIFFE

Aktive Schaltzone/AktiveFläche

Die aktive Schaltzone ist der Bereichüber der aktiven Fläche, in dem derNäherungsschalter auf die Näherungvom bedämpfenden Material reagiert,d. h. seinen Schaltzustand ändert.

Arbeitsabstand

Der Arbeitsabstand ist jeder Abstand,bei dem der Näherungsschaltersicher funktioniert.

Betriebsspannung

Bei einer maximalen Restwelligkeit von10 % darf die Betriebsspannung die

angegebenen Minimal- und Maximal-werte nicht unter- bzw. überschreiten.

Bündiger Einbau

Die aktive Fläche kann bündig abschlie-ßend in Metall eingebaut werden.

Quasi-bündiger Einbau

Bei quasi-bündigem Einbau muss derSchalter um das Maß a aus demumgebenden leitfähigen Material vor-stehen.

Drahtbruchsicher

Drahtbruchsicher bedeutet bei einem3-Draht-DC-Näherungsschalter, dassdie Unterbrechung einer der Zuleitun-gen keine Fehlfunktion zur Folge hat.Bei einem Drahtbruch bleibt der Aus-gang definiert gesperrt (kein falschesAusgangssignal).

Bereitschaftsverzögerung

ist die Zeit zwischen dem Einschaltender Versorgungsspannung bis zur Be-triebsbereitschaft des Näherungs-schalters. Sie beträgt je nachBauform ca. 50 ms bis max. 300 ms.Während der Bereitschaftsverzöge-rung bleibt der Näherungsschalterdefiniert gesperrt.

Bemessungsbetriebsstrom

ist der Strom, den ein Näherungs-schalter für unbegrenzte Zeit schalten

kann (Dauerlaststrom). Bei Analog-Ausgang der Strom, mit dem derAusgang belastet werden darf.

Hysterese

Differenz zwischen Ein- und Ausschalt-punkt. Die Werte liegen zwischen 1 %und 15 % des Realschaltabstandes.

Kurzschlussfest

Ein Kurzschluss darf beliebig langeanliegen, ohne den Näherungsschalterzu zerstören. Nach Behebung desKurzschlusses ist der Schalter sofortwieder betriebsbereit (entspricht DIN VDE 0160 Punkt 5.3.4.)

Kurzzeitstrom

ist der Strom, den ein Wechselspan-nungsgerät für einen kurzen Zeitraum(20 ms) schalten kann (z. B. beimEinschalten).

Leerlaufstrom

ist der Strom, den ein DC-Näherungs-schalter im aktiven Zustand (bedämpf-ten Zustand) aufnimmt.

Normsteuerfahne

Alle angegebenen Schaltabständebeziehen sich auf eine quadratischeMeßsteuerfahne aus ST 37 mit 1,0 mm Dicke.

Die Kantenlänge ist gleich dem Durch-messer der aktiven Fläche oder demdreifachen Nennschaltabstand, wenndieser Wert größer ist als der Durch-messer der aktiven Fläche.

Minimaler Laststrom

Laststrom, der mindestens erforde-lich ist, um die Funktion des Nähe-rungsschalters zu gewährleisten.

Prinzipschaltbild eines induktiven Näherungsschalters

Baugröße a [mm] Einbau a [mm] Einbauin Stahl o. in EdelstahlBuntmetall

∅ 6,5 ∅8/M8 1 0

M12 2 1,0

M18 4 1,5

M30 6 2,0

ARBEITSWEISE VON INDUKTIVEN NÄHERUNGSSCHALTERN

Arbeitsschaltabstand Sa

Der kleinste Nutzschaltabstand(81 % von Sn) wird als Arbeitsschalt-abstand Sa bezeichnet.

Er ist der Abstand, der für die Praxisunter Berücksichtigung aller Toleran-zen als sicherer Schaltabstand zu-grunde gelegt wird.

Realschaltabstand Sr

Der Realschaltabstand Sr berücksich-tigt Bauteiltoleranzen sowie Ferti-gungsstreuungen und wird nach derNorm IEC 947-5-2 bei Nennspannungund Nennumgebungstemperaturgemessen.

Bei induktiven Näherungsschalternliegt der Realschaltabstand innerhalbdes Bereiches: 0,9 x Sn < Sr < 1,1 x Sn

BemessungsschaltabstandSn

Der Bemessungsschaltabstand Sn isteine Kenngröße, bei der Exemplar-streuungen und Abweichungen durchäußere Einflüsse, wie z. B. Spannungs-schwankungen, Temperaturabwei-chungen usw. nicht berücksichtigtsind.

Nutzschaltabstand Su

Der Nutzschaltabstand Su berücksich-tigt zusätzlich zu den Toleranzen desRealschaltabstandes die zulässigenToleranzen für Temperatur- und Span-nungsschwankungen.

Bei induktiven Näherungsschalternliegt der Nutzschaltabstand im ange-gebenen Spannungs- und Temperatur-bereich innerhalb folgender Werte:0,9 x Sr < Su < 1,1 x Sr

Das bedeutet, dass im Temperaturbe-reich kein Näherungsschalter einenSchaltabstand unter 0,81 x Sn oder1,21 x Sn aufweisen darf.

Alle Angaben zu Schaltabständen voninduktiven Näherungsschaltern bezie-hen sich immer auf eine Messsteuer-

fahne ST 37, Dicke 1,0 mm. Die genau-en Abmessungen sind in der IEC-947-5-2 festgelegt. Andere Materialien alsSt 37 führen zu Veränderungen desSchaltabstandes.

Korrekturfaktoren Schaltabstand

ST 37 1,0 x SnStahl ca. 1,0 x SnChrom Nickel ca. 1,0 x SnMessing ca. 0,9 x SnAluminium ca. 0,5 x SnKupfer ca. 0,45 x Sn

Auch andere geometrische Abmes-sungen und Dicken der Steuerfahneführen zu einer Änderung des Schalt-abstandes.

Schutzart

Schutzart (nach IEC 529/DIN 40 050) macht eine Aussageüber den Schutz gegen das Eindringenvon Staub und Feuchtigkeit in den Nä-herungsschalter.

IP 20

Schutz gegen das Eindringen festerKörper mit einem Durchmesser grö-ßer 12 mm. Kein besonderer Schutzgegen das Eindringen von Wasser.

IP 65

VollständigerSchutz gegenBerühren span-nungsführenderTeile; Schutz ge-gen Eindringenvon Staub;Schutz gegenStrahlwasser.

IP 67

VollständigerSchutz gegenBerühren span-nungsführenderTeile; Schutz ge-gen Eindringenvon Staub;Schutz bei

Eintauchen unter festgelegten Bedin-gungen: 1,0 m Wassertiefe und 30 Min. Dauer.

Schutzklassen undBemessungsisolations-spannung

Schutzklasse 1:Geräte mit Schutzleiteranschluss

Schutzklasse 2:Geräte mit Schutzisolierung

Schutzklasse 3:Geräte zum Anschluss an Schutz-kleinspannung.

Schaltfrequenz f

entspricht der maximal möglichenAnzahl von Schaltfolgen pro Sekunde.Die Bedämpfung erfolgt (nach IEC947-5-2) mit Normmessplatten aufeiner rotierenden, nichtleitendenScheibe. Das Flächenverhältnis vonEisen zu Nichtleiter muß 1:2 sein.

Der Bemessungswert derSchaltfrequenz ist erreichtwenn

- entweder das Einschaltsignal t1 = 50 us oder das

- Ausschaltsignal t2 = 50 us ist.

Prinzip der Schaltfrequenzmessung

ARBEITSWEISE VON INDUKTIVEN NÄHERUNGSSCHALTERN

NORMEN UNDZULASSUNGEN

Qualität nach Norm

Näherungsschalter der Firma Schönbuch Sensor werden nach dengeltenden Normen und Vorschriftenentwickelt, gefertigt und geprüft. Sieentsprechen den zur Zeit gültigen undzutreffenden IEC-Publikationen, EN-Normen oder DIN VDE-Vorschriftensowie speziellen länderspezifischenVorschriften. Gleichzeitig werden beiNeuentwicklungen, Änderungen undÜberarbeitungen bestehender Produk-te die neuesten Normentwürfe aufeuropäischer und internationalerBasis berücksichtigt.

Auflistung wichtiger DIN EN 50014 Publikationen, Normen undBestimmungen

DIN EN 50020

Elektrische Betriebsmittel für explo-sionsgefährdete Bereiche.Eigensicherheit.

IEC 947-1EN 60947-1DIN VDE 0660 Teil 100

Niederspannungsschaltgeräte, Teil 1:Allgemeine Festlegung.

IEC 947-5-1EN 60947-5-1

DIN VDE 0660 Teil 200 Niederspan-nungsschaltgeräte, Teil 5:Steuergeräte und Schaltelemente,Abschnitt eins; ElektromagnetischeSteuergeräte.

IEC 947-5-2EN 60947-5-2DIN VDE 0660 Teil 208

Schaltgeräte, Niederspannungs-schaltgeräte, Hilfsstromsschalter,Näherungsschalter.

IEC 664DIN VDE 0110

Bestimmungen für die Bemessungder Luft- und Kriechstrecken elektri-scher Betriebsmittel.

EN 60204-1DIN VDE 0113 Teil 1

Elektrische Ausrüstung von Industrie-maschinen; Teil1: Allgemeine Forde-rungen.

DIN VDE 0160

Ausrüstung von Starkstromanlagenmit elektronischen Betriebsmitteln.

IEC 529EN 60529DIN 40050

Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code)

DIN VDE 0165

Errichten elektrischer Anlagen inexplosionsgefährdeten Bereichen.

ElektromagnetischeVerträglichkeit

Gemäß der EG-Richtlinie (89/336EWG) zur elektromagnetischen Ver-träglichkeit (kurz EMV-Richtlinie) wer-den Anforderungen an die Fähigkeitvon elektrischen und elektronischenApparaten, Anlagen, Systemen oderBauteilen gestellt, in der vorhandenenelektromagnetischen Umwelt zufrie-denstellend zu arbeiten.

Diese Anforderungen werden in dengerätebezogenen Normen und Vor-schriften spezifiziert.

Störaussendung:EN 55 011

Die im Katalog enthaltenen Geräteentsprechen der Klasse B.

StörfestigkeitDIN VDE 0843

Elektromagnetische Verträglichkeitvon Mess-, Steuer- und Regeleinrich-tungen in der industriellen Prozess-technik.

DIN VDE 0843 Teil 2/IEC 801-”/EN 61000-4-2

Störfestigkeit gegen Entladung stati-scher Elektrizität.

DIN VDE 0843 Teil 3/IEC 801-3/EN 6100-4-3

Störfestigkeit gegen elektromagneti-sche Felder.

DIN VDE 0843 Teil 4/IEC 61000-4-4

Störfestigkeit gegen schnelle transien-te Störgrößen (Burst).

IEC 255-5

Störfestigkeit gegen Stoßspannungen.

prEN 60947-5-2 Annex ZA

EMV-Festigkeit von Näherungsschal-tern.

DIN VDE 0843 Teil 2/ ESD 4 kV/8 kV ADIEC 801-2/EN 61000-4-2

DIN VDE 0843 Teil 3/ HF gestrahlt 3 V/mIEC 801-3/EN 61000-4-380...1000 Mhz

DIN VDE 0843 Teil 4/ Burst 2 kVIEC 801-4/EN 61000-4-4Koppelzange

IEC 255-5 Impulsspannungstest 1kV, 500 Ohm DC5kV, 500 Ohm AC

Norm Störfestigkeit Prüfschärfegrad

ANSCHLUSSBELEGUNGEN

PNP -N0

PNP -NC

PNP -NO + NC

NPN -NO

NPN -NC

NPN -NO + NC

AC -N0

AC -NC

NA

Induktive

Näherungsschalter DC

Induktive

Näherungsschalter AC

Induktive

Näherungsschalter Namur

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