PLCD Wegsensoren

The Technology Company
PLCD Wegsensoren
für Industrie-Applikationen
Wesentliche Applikationsfelder
■ Sonderfahrzeuge: Gabelstapler, Bagger
■ Hydraulik-, Pneumatik-, Elektroantriebe:
Kolbenstellung in Zylindern, Ventilstellung
■ Maschinen- und Anlagenbau
■ Füllstands- und Durchflußmessung
■ Automatisierungstechnik: Stellantriebe, Schwenkantriebe
■ Förder- und Lagertechnik
■ Gebäude- und Sicherheitstechnik

Aufbau und Funktionsprinzip des Wegsensors
Aufbau und Funktionsprinzip
Die PLCD-Wegsensoren (Permanentmagnetic Linear Contactless Displacementsensors) bestehen im Wesentlichen
aus einem speziellen Kern aus weichmagnetischem Material, der auf seiner gesamten Länge von einer Spule (Primärspule)
umwickelt ist und an den Enden je eine weitere kurze Auswertespule trägt.
Ein an den Sensor angenäherter Dauermagnet führt zu einer lokalen magnetischen Sättigung und damit zu einer
virtuellen Teilung des Kernes. Belegt man die Primärspule mit einem geeigneten Wechselstrom, wird in den Auswertespulen
eine von der Position des gesättigten Bereiches abhängige Spannung induziert. So kann die Länge der virtuellen
Teile des Kernes und damit die Position des gesättigten Bereiches ermittelt werden.
Die Versorgung des Sensors mit einem geeigneten Wechselstrom und die Verarbeitung, Auswertung und Umwandlung
der Signale erfolgt durch ein externes Elektronikmodul oder durch eine im Sensor integrierte Elektronik.
Am Ausgang der elektronischen Schaltung steht ein linear vom Ort des Magneten abhängiges Signal (z. B. Stromschnittstelle,
4 bis 20 mA, oder Spannungsschnittstelle, 0 bis 5 V oder 0 bis 10 V) zur Verfügung.
Elektronik-Modul
Magnet
Messung von Bewegungen auf Kreisbahnen
Detaillierte Informationen, Produktmuster, Zeichnungen und Spezifikationen sind auf Anfrage erhältlich.
Das Prinzip des PLCD funktioniert auch dann, wenn der
Sensor nicht geradlinig sondern gebogen angeordnet
wird. Damit ist ein solcher Sensor beispielsweise für die
Messung von Schwenkantrieben geeignet.
Beispiel eines rotativen PLCD im Gehäuse

Grundlegende magnetische Ansteueranordnungen
Magnetische Ansteuerung
Detaillierte Informationen, Produktmuster, Zeichnungen und Spezifikationen sind auf Anfrage erhältlich.
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Die für die Anwendung sicherlich wichtigste Eigenschaft des Wegsensors PLCD ist die völlige Anbindungsfreiheit zwischen
Ansteuermagnet und Sensorelement. Dies ermöglicht die Ansteuerung des Sensors durch Trennwände aus
nichtmagnetisierbaren Materialien. Eine Anwendung, bei der die Vorteile dieser Möglichkeit deutlich hervortreten, ist
die Erfassung der Kolbenposition in Hydraulik- oder Pneumatik- Systemen. Hier wird auf dem Kolben ein Dauermagnet
befestigt, der den PLCD-Sensor durch die Zylinderwand hindurch ansteuert.
Für solche Anwendungen sind auch die erzielbaren Ansteuerabstände wichtig, die im Wesentlichen durch die Größe
und Stärke des Ansteuermagneten bestimmt werden. Mit mäßigem Magnetvolumen von z. B. 1 cm3 und preiswerten
Materialien wie Hartferrit läßt sich bereits ein Ansteuerabstand im Bereich von 15 mm realisieren.
Das ansteuernde Magnetfeld ist beim Wegsensor PLCD nur Indikator für die Position des Ansteuermagneten. Die
Feldstärke geht in erster Ordnung nicht in das Meßsignal ein, solange sie groß genug ist, um den Kern zu sättigen.
Dies ist von großer Bedeutung für die Montagetoleranzen und die Abhängigkeit des Meßsignals von Schwankungen
des Luftspaltes zwischen Sensor und Magnet. Solche Einflüsse wirken sich, solange der Ansteuerabstand innerhalb
eines gewissen Arbeitsbereiches um den optimalen Ansteuerabstand herum bleibt, nur geringfügig auf die Kennlinie
des Sensors aus.
Der optimale Ansteuerabstand und die Ausdehnung des Arbeitsbereiches hängen von der Größe und der Anordnung
des verwendeten Dauermagneten ab. Ein zu geringer Ansteuerabstand mit relativ großen Magneten kann zu einer
nichtlinearen Kennlinie führen. Bei zu großem Ansteuerabstand wird der nutzbare Meßbereich stark eingeschränkt.
Die Auswahl der Werkstoffe und der Magnetgeometrien orientiert sich – in enger Abstimmung mit unseren Kunden –
grundsätzlich an den technischen und wirtschaftlichen Anforderungen an das Gesamtsystem.
Magnetische Abschirmteile schützen bei Bedarf das Sensorsystem gegen starke magnetische Störfelder.
Charakteristik
■ Kontinuierliche, berührungslose lineare Wegmessung
■ Keine mechanische Verbindung zwischen Ansteuermagnet und Sensor
■ Magnetische Ansteuerung flexibel an die Applikation anpaßbar
■ Ansteuerung durch nicht ferromagnetische Wandungen möglich
■ Sehr große Einbautoleranzen
a) b) c) d)

Beispiele für gehäuste PLCD-Sensoren
Entwicklungs-Kompetenzen
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Ein Großteil der Produkte entstehen in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden. Unser Leistungsspektrum umfaßt
die gesamte Palette von der Konstruktion komplexer Sensorgehäuse über die Entwicklung des Signalprozessings,
Dimensionierung des Magnetsystems, Simulation, Qualifikation und das Prototyping bis hin zur Serienfertigung kundenspezifischer
Lösungen. Auf Wunsch können wir unsere Prototypen zu Funktionszwecken direkt in die Kundenanwendung
integrieren.
Im Bedarfsfall steht als integrierbare Standardlösung für die Auswerteelektronik ein ASIC zur Verfügung. Die Leistung
des ASIC umfaßt die Erzeugung eines geeigneten Wechselstromes, die Gewährleistung der Eigensicherheit des
Sensors und eine Spannungsschnittstelle 0 bis 5 V.
Typische Kenngrößen des PLCD
Meßbereich Weg:
15 mm bis 400 mm
Meßbereich Winkel:
20° bis 270°
Ansteuerabstand Magnet:
1–20 mm
Ansteuerfeldstärke:
20–30 mT
Betriebstemperatur:
bis 180 °C möglich
Schutzklasse:
IP 67 (höher auf Anfrage)
Typische Linearität: