Induktive Technologie

Es gibt viele Gründe für die Wahl passiver Sensoren, darunter die Temperaturlimits integrierter Elektronik, die Kompatibilität mit bestehenden Designs, die Verkabelungsanforderungen und die etablierte interne Expertise. Viele Ingenieure wählen jedoch jetzt IO-Link-Optionen mit integrierten Inline-Verstärkern in Messanwendungen wie Weg, Kraft, Gewicht und Drehmoment, um von geringeren Kosten, vereinfachter Systemarchitektur sowie verbesserter Zuverlässigkeit und Genauigkeit zu profitieren.

HBKs Wegsensoren sind keine LVDTs; es sind induktive Brückensensoren. Das Brückenprinzip bietet mehrere Vorteile, darunter eine ausgezeichnete Linearität (0,2 % oder 0,1 % je nach Konfiguration) und ein hohes Ausgangssignal (80 mV/V), selbst für sehr kleine Messbereiche ab 2 mm. Das Messprinzip bietet auch günstige Temperaturmerkmale, sowohl für TCZero (der Einfluss der Temperatur auf den Nullpunkt) als auch für TCSpan (der Einfluss der Temperatur auf die Empfindlichkeit).

Während LVDTs drei unterschiedliche Spulen aufweisen (eine Primärspule und zwei Sekundärspulen) und als transformatorbasierte Sensoren arbeiten, verwenden HBKs Brückensensoren entweder eine Spule (WA-Sensoren, ¼-Brückenschaltung) oder zwei Spulen (WI-Sensoren, ½-Brückenschaltung). Die Brückenkomplettierung erfolgt mit passiven elektrischen Widerständen, sodass jeder Brückenverstärker mit einer Trägerfrequenz von 4,8 kHz bis 5 kHz verwendet werden kann.

Ein beweglicher Kern ändert die Induktivität der Spulen. Wenn der Stromkreis mit einer geeigneten Spannung versorgt wird, ändert die Bewegung des Kerns die Induktivität, was wiederum den Spannungsabfall über der Spule ändert. Unter Verwendung des Wheatstone-Brückenprinzips wird dies in eine messbare Ausgangsspannung umgewandelt, die linear mit der Verschiebung zusammenhängt. 

HBK’s passive Sensoren unterstützen Kabel von mehr als 100 m dank ihres 6-adrigen Aufbaus, der Kabel- und Temperatureinflüsse ausgleicht. WA-Sensoren sind auch mit einer Anschlussoption erhältlich, was die Anpassung an längere Kabel erleichtert.

Wenn Sie ein Stromausgangs- oder Spannungsausgangssignal wählen, beträgt die maximale Kabel­länge 30 m.

Für IO-Link-Optionen mit integrierten Verstärkern werden die Kabelanforderungen reduziert, und die maximale Länge zwischen Sensor und IO-Link-Master beträgt 20 m.

Wegsensoren mit einem Inline-Verstärker bieten höhere Genauigkeit durch digitale Kompensation von Linearisierungsfehlern. 

Für passive Sensoren verwendet HBK einen spezialisierten mechanischen Prozess, um den beweglichen Kern mit der Spule abzustimmen. Dies gewährleistet einen geringen Linearitätsfehler und ein angemessenes Ausgangssignal.

Für Sensoren mit einem Inline-Verstärker wird dieser Schritt digital durchgeführt. Ein beweglicher Kern ist immer an ein Sensorsystem angepasst. Wenn ein beweglicher Kern beschädigt ist und ersetzt werden muss, kann unser Reparaturteam helfen.

Bei allen Wegsensoren übersteigt die Bewegungsfreiheit des beweglichen Kerns den Messbereich. Daher ist es wichtig, den Beginn des Messbereichs als ersten Schritt während der Installation zu definieren. Die mechanische Einstellung hängt vom Typ der verwendeten Sensoren ab. Sie können die Startposition wie folgt identifizieren:

- FÜr WA-L und WA-T Sensoren beginnt der Messbereich bei einem Ausgangssignal von 0 mV/V

- WI-Sensoren verwenden eine Halbbrückenschaltung, sodass der Messbereich bei –40 mV/V beginnt

Tipp: Bevor Sie den Sensor auf seine Ausgangsposition einstellen, überprüfen Sie, ob im Verstärkersystem ein Nullpunktwert gespeichert ist. Der Nullwert sollte 0 mV/V sein.

- Für Strom- oder Spannungsausgangsversionen beginnt der Messbereich bei 0 V bzw. 4 mA.

- Digitale Sensoren mit IO-Link-Schnittstelle ermöglichen die unkomplizierte Einfachheit von ‚Plug-and-Measure‘. Sie beginnen mit der Messung und der Übertragung korrekter Werte an den IO-Link-Master, sobald sie verbunden sind. Für alle digitalen Sensortypen beginnt der Messbereich bei 0 mm. Mit Digital Sensoren ist die Positionierung dank einer Funktion in den Prozessdaten, die anzeigt, ob der bewegliche Kern innerhalb des Messbereichs positioniert ist, viel einfacher.

• Einfachere Einrichtung: Wegsensoren mit einem Inline-Verstärker werden vor der Lieferung kalibriert und eingestellt, sodass keine zusätzliche Einrichtung erforderlich ist. Nachdem der Sensor an das Master angeschlossen wurde, sind die Messwerte sofort verfügbar. Das neue „Positionierungsbit“ gibt an, ob der bewegliche Kern innerhalb des Messbereichs des Sensors positioniert ist, was die mechanische Installation erleichtert.
  
  
• Reduzierte Kosten: IO-Link-Technologie kann durch vereinfachte Verkabelung, einfachere Installation, schnelleren Einrichtungsprozess und geringere Wartungsanforderungen Kosten erheblich reduzieren.
  
  
• Höhere Genauigkeit: Dank der Digitalen Linearitätskorrektur, der verbesserten Leistung unter anspruchsvollen EMC-Bedingungen und eines Hochleistungsverstärkermoduls liefern IO-Link Wegsensoren genauere Messungen als herkömmliche Messketten.