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Magnetschalter

 

Funktionsprinzip Magnetschalter/Reedsensoren
Der Magnetschalter ist ein berührungslos arbeitender Grenztaster auf Reedkontakt-basis oder als vollelektronischer (kontaktloser) Sensor aufgebaut. Die Betätigung erfolgt durch einen Magneten. Unter Einfluss des Magnetfeldes werden beim Reed-Magnetschalter die Paddel des Reedkontaktes magnetisiert und schließen bzw. öffnen sich bei ausreichendem magnetischen Kraftfluss. Durch die Empfindlichkeit des Reedkontaktes (AW-Wert) und die Feldstärke des Magneten werden unterschiedliche Schaltabstände erreicht. Vollelektronische Magnetschalter messen die Änderung des Magnetfeldes (Hallspannung, magnetoresistive Messbrücke) und wandeln dies in ein digitales Signal um.
Aufbau eines Reedkontaktes
Die Kontaktzungen sind in einem mit Schutzgas gefüllten Glaskörper hermetisch eingeschlossen und im Bereich der über-lappenden Kontaktzungen mit Rhodium beschichtet. Durch den geringen Luftspalt zwischen den Kontaktzungenenden (0,2-0,3 mm) und der geringen zu bewegenden Masse der Kontaktzungen ist nur eine geringe Magnetkraft erforderlich.
Aufbau vollelektr. Magnetschalter
Durch Magnetfelder betätigte Sensorele-mente (Hall, magnetosresistiv) erfassen Feldstärkeänderungen. Nach der Signal-konditionierung steht ein analoges oder digitales Signal zur Verfügung. Vollelektr. Magnetschalter arbeiten ohne mechanische Kontakte und sind daher absolut verschleissfrei. Sie enthalten eine Leistungsendstufe und sind verpol- und kurzschlussgeschützt.
Schaltfunktionen
Reedkontaktschalter
Bei Annäherung eines Magneten werden die Kontaktzungen magnetisiert und schließen beim Erreichen der erforderlichen AW-Zahl. Beim Schließer ist auf eine Polarität des Schaltmagneten nicht zu achten, Nord- und Südpol schalten gleichermaßen.

Schließer-Kontakt (Form A)

Die Kontaktzungen sind durch einen Vor-spannmagnet geschlossen. Bei Annäherung des Schaltmagneten wird das Magnetfeld des Vorspannmagneten neutralisiert und die vorgespannten Kontaktzungen öffnen.

Öffner-Kontakt (Form B)

Der Umschalterkontakt (Wechsler) besteht aus einem beweglichen und zwei feststeh-enden Kontaktzungen. Die bewegliche Kontaktzunge liegt in der Ruhestellung durch Federkraft auf dem Öffnerkontakt auf. Durch Annäherung eines Betätigungsmagneten wird die bewegliche Kontaktzunge vom Arbeitskontakt (Schließer) angezogen. Der Ruhekontakt öffnet und der Arbeitskontakt schließt sprungartig. Beim Umschalter ist auf eine Polarität des Schaltmagneten nicht zu achten. Nord- und Südpol schalten gleichermaßen.

Umschalter-Kontakt (Wechsler, Form C)

Beim Bi-stabilen Kontakt ist einem Spezial-kontakt ein Vorspannmagnet zugeordnet, der in seiner Feldstärke so bemessen ist, dass die Kontaktzungen jeweils in der Stellung gehalten werden, die durch Annäherung des Schaltmagneten bestimmt wird. Durch Umpolung des Schaltmagneten wird die entgegengesetzte Schaltfunktion erreicht.

Bi-stabil (Rastschalter, Form E)

Einbau
Reed-Magnetschalter können durch in der Nähe befindliches Eisen sowie parallel zum Gerät verlegte Stromkabel beeinflusst werden. Beim Stromkabel ist ein Mindest-abstand von 50mm zum Magnetschalter einzuhalten. Ebenso ist bei Reihenmontage auf einen ausreichenden Abstand zwischen den ein-zelnen Geräten zu achten, da es je nach Stärke der Schaltmagnete zu einer unge-wollten Betätigung der daneben montierten Schalter kommen kann. Durch Abschirm-bleche, die zwischen den Geräten ange-bracht werden, können diese Störungen behoben werden. Der max. Schaltabstand wird hier jedoch durch Absorbieren eines Teils der Magnetfeldlinien verringert. SECATEC-Magnetschalter werden teilweise serienmäßig mit Abschirmblechen ausge-rüstet. (z.B. unsere Aufzugschalter Baureihe MKF24A…). Bitte fragen Sie bei Bedarf im Werk an.
Einschaltzeit
Die Einschaltzeit beträgt je nach Reedkon-takt zwischen 0,6 und 4 ms.
Rückfallzeit
Die Rückfallzeit beträgt je nach Reedkon-taktgröße zwischen 0,07 und 0,5 ms.
Prellzeit
Die Prellzeit beträgt bei kleinen Kontakten 0,3 ms und bei großen Kontakten 0,5 ms.
Schaltabstand
Der Schaltabstand ist der Abstand zwischen dem Betätigungsmagnet und dem Magnet-schalter. Er wird bestimmt durch die Em-pfindlichkeit des Reedelementes (AW-Wert) sowie der Feldstärke des Betätigungs-magneten. Der größte Betätigungsabstand zwischen Magnetschalter und Magnet (in Scheiben-form) wird erreicht, wenn der Magnet mit einer NE-Schraube direkt auf Eisen montiert wird. Durch die Eisenunterlage wird das Magnetfeld gebündelt und erzielt dadurch eine größere Reichweite. Bei einer Befestigung der Magnete mit Eisenschrauben wird ein Teil des Magnetfeldes in der Bohrung kurzgeschlossen und damit die Reichweite geringer. Die Betätigung der Magnetschalter kann wahlweise stirnseitig oder seitlich an der Markierung erfolgen.
Schalthysterese
Die Schalthysterese ist der Hubweg des Be-tätigungsmagneten zwischen Ein- und Aus-schaltpunkt. Er kann durch eine eisenhaltige Umgebung beeinflusst werden. Sie ist abhängig vom Reedkontakt oder magn. Sensorelement sowie dem Betätigungsmagneten.
Schaltpunktgenauigkeit
Die reproduzierbare Schaltpunktgenauigkeit von Magnetschaltern liegt bei gleichblei-benden Bedingungen sehr hoch bei 0,01 mm. Bei Verwendung von Bariumferritmagneten (Scheibenmagneten) als Betätigungsmagnet verschiebt sich der Schaltpunkt bei Änderung der Umgebungstemperatur, da das Magnetfeld mit sinkender Temperatur stärker und mit steigender Temperatur schwächer wird. Das Temperaturverhalten ist dabei nicht linear: unter 0 °C nimmt das Magnetfeld kaum noch zu, über 100°C wird es nur noch unwesentlich schwächer.
Erschütterungsfestigkeit
Zum Schutz der Glasampulle und der weiteren Bauteile sowie zur Erhöhung der Erschütterungsfestigkeit werden die Reedkontakte in hochwertige Verguss-massen eingegossen. In axialer Richtung ist die Empfindlichkeit gegen Erschütterungen und Schwing-ungen am geringsten. Magnetschalter in monostabiler Ausführung können Er-schütterungen bei elastischer Befestigung bis 100 g ausgesetzt werden. Dieser Wert wird im Betrieb praktisch nicht erreicht. Er wird jedoch überschritten, wenn die Geräte aus größerer Höhe auf einen harten Untergrund fallen. Auch sind Schläge auf das Gehäuse und Ver-formungen durch starkes Anziehen der Befestigungsschrauben zu vermeiden. Magnetschalter in bistabiler Ausführung sind bei elastischer Befestigung für Erschütterung von 10 - 20 g geeignet (g=Erdbeschleunigung, 9,8m/S²).
Lebensdauer
Ohne elektrische Last beträgt die Lebens-dauer 109 Schaltungen. Wird bei Belastung auf die Einhaltung der elektrischen Grenz-werte und auf eine ausreichende Funken-löschung geachtet, werden bis zu 108 Schaltungen erreicht. Vollelektronische Magnetschalter arbeiten ohne mechanische Kontakte und daher absolut verschleißfrei, die Lebensdauer ist praktisch unbegrenzt.
Schaltleistung
Der Arbeitsbereich des Magnetschalters ist aus der Schaltleistungshyperbel ersichtlich. Es dürfen weder die im Katalog angege-bene maximale Spannung, der maximale Strom, noch die maximale Leistung über-schritten werden.
Kontaktschutzmaßnahmen
Die Lebensdauer des Magnetschalters ist sehr stark von den Lastbedingungen ab-hängig. Da sich die maximalen Schaltleis-tungsdaten auf rein resistive Lasten bezie-hen, die in der Praxis nicht immer gewähr-leistet werden, sind bei abweichenden Lasten entsprechende Kontaktschutzmaßnahmen erforderlich.
Induktive Belastung
Bei Gleichspannung wird eine Freilaufdiode parallel zur Last geschaltet. Die Polung ist so durchzuführen, dass die Diode bei an-liegender Betriebsspannung sperrt und die beim Öffnen des Kontaktes entgegengesetzt eintretende Spannungsspitze kurzschließt.
Beim Schalten von Wechselspannung wird zur Lichtbogendämpfung eine parallel zum Kontakt geschaltete RC-Kombination ver-wendet (=in Reihe mit der Last). Faustregel zur Dimensionierung des RC-Gliedes: R in Ω ~ R in Ω der Last C in μF ~ I in Ampere
Kapazitive Belastung
Die bei kapazitiven Lasten auftretenden er-höhten Einschaltströme können weitge-hendst durch einen Reihenwiderstand zum Kondensator reduziert werden. In dieses Gebiet gehören auch längere Steuer-leitungen, weil die parallel liegenden Drähte wie ein Kondensator wirken. Ab 20m Leitungslänge können die dadurch auftretenden kapazitiven Lasten kritisch werden.
Schalten von Lampenlasten (Glühlampen)
Bei Glühlampen fließt beim Einschalten kurzzeitig ein vielfach höherer Strom als es ihrem Nennwert entspricht. Dieser Einschalt-Spitzenstrom kann durch einen in Reihe geschalteten Widerstand reduziert werden. Ebenso kann durch Parallelschalten eines Widerstandes zum Schalter der Glühfaden so weit vorgeheizt werden, dass er möglichst nahe an den Glühzustand kommt.
Temperatur
Die Standardmagnetschalter sind von -25°C bis +70 °C einsetzbar. Temperaturbeständige Reedkontakt-Magnetschalter von -40°C bis +200 °C.
Bitte beachten Sie:
Irrtümer/Druckfehler und techn. Änderungen behalten wir uns jederzeit vor. Nur der Kunde kennt alle Bedingungen/ Einflussfaktoren. Er ist daher grundsätzlich verpflichtet, unsere Geräte für die von ihm beabsichtigte Applikation selbst zu qualifizieren. Eine rechtlich verbindliche Zusicherung bestimmter Eigenschaften oder die Eignung für einen konkreten Einsatzzweck kann aus unseren Angaben nicht abgeleitet werden. Anwendungen, in denen die Sicherheit von Personen von der Gerätefunktion abhängt, sind unzulässig.

Induktive Sensoren

 

Funktionsprinzip induktiv
Der induktive Sensor ist ein berührungs-los und verschleißfrei arbeitender Grenztaster. Seine Betätigung erfolgt durch ein Metall, das in die Nähe der aktiven Fläche dieses Sensors gebracht wird. Im Prinzip besteht ein induktiver Sensor aus einem Hochfrequenz-oszillator, einer Kippstufe und einem nachgeschaltetem Verstärker. Der Oszillator erzeugt über dem aktiven Teil des Gerätes ein hochfrequentes Wechselfeld. Wird in dieses Feld ein elek-trisch leitendes Material (Stahl, Kupfer, Aluminium) getaucht, so bilden sich in diesem Material Wirbelströme aus, die dem Oszillator Energie entziehen. Die Oszillatorspannung sinkt und die nach-geschaltete Kippstufe führt einen Wechsel des Ausgangsschaltzustandes herbei.
Definitionen gemäß EN60947-5-2 (DIN VDE 0660)
Einbau in Metall Bündiger Einbau
Induktive Sensoren für bündigen Einbau können bis auf die Ebene der aktiven Fläche von Metall umgeben sein, ohne dass seine Kennwerte dadurch beeinträchtigt werden. Bei Reihenmontage ist ein Abstand von einem Sensor-Ø einzuhalten. Eine Unterschreitung des Abstandes ist unter Einschränkung der technischen Werte möglich.
Nichtbündiger Einbau
Näherungsschalter für nichtbündigen Einbau in Metall müssen an der aktiven Fläche eine Freizone haben oder von nicht-bedämpfendem Material (z.B. Kunststoff) umgeben sein. Freizone: 3 x Sensor-Ø.
Schaltabstand S
Der Schaltabstand ist der Abstand, bei dem eine sich der aktiven Fläche des Sensors nähernde Messplatte einen Signalwechsel bewirkt (Messmethode nach EN 50010).
Nennschaltabstand Sn
Der Nennschaltabstand ist eine Kenngröße, bei der Exemplarstreuungen und Abweich-ungen oder äußere Einflüsse wie Tempera-tur und Spannung nicht berücksichtigt sind.
Realschaltabstand Sr
Der Realschaltabstand ist der Schaltabstand eines Sensors, der die zulässige Fertigungs-toleranz bei Nenntemperatur und Nenn-spannung berücksichtigt (±10% des Nenn-schaltabstandes). 0,9Sn < Sr < 1,1Sn
Nutzschaltabstand Su
Der Nutzschaltabstand ist der Schaltabstand eines Induktivsensors, der unter festgelegten Temperatur- und Spannungsbedingungen gemessen wird. 0,9Sr < Su < 1,1Sr
Arbeitsabstand Sa
Der Arbeitsabstand ist jeder Abstand, der einen sicheren Betrieb des Sensors unter den angegebenen Temperatur- und Spannungs-bedingungen gewährleistet. Er kann 0 bis 81% des Nennschaltabstandes (kleinster Nutzschaltabstand) betragen. 0 < Sa < 0,9X0,9 Sn
Messplatte
Die aufgeführten Schaltabstände beziehen sich auf eine quadratische Messplatte aus Stahl S235JR, 1mm dick, Seitenlänge m gleich dem Ø d des eingeschriebenen Kreises auf der aktiven Fläche. Eine Verwendung anderer Metalle als Messplatte reduziert den Schaltabstand. Folgende Korrekturfaktoren des Schaltabstandes sind zu berücksichtigen: Edelstahl ca. 0,8 x Sn Aluminium ca. 0,4 x Sn Messing D ca. 0,5 x Sn D (ist legierungsabhängig) Kupfer D ca. 0,3 x Sn Kreisförmige oder kleinere Messplatten ver-kleinern den Schaltabstand. Sie müssen tiefer in das aktive Feld des Sensors eindringen um einen Signalwechsel zu bewirken. Dünne Folien vergrößern den Schaltabstand. Sn=EN50010 (DIN VDE 0660).
Reproduzierbarkeit R
Die Reproduzierbarkeit gibt die Wiederhol-genauigkeit des Nutzschaltabstandes von zwei aufeinanderfolgenden Schaltungen innerhalb 8 Stunden an (Umgebungstemp. von 15°-30°C und einer Spannung, die max. 5% von der Nennspannung abweicht).
Schalthysterese H
Die Schalthysterese ist die Differenz zwi-schen dem Einschaltpunkt bei Annäherung des Messplättchens und dem Ausschaltpunkt bei Entfernung von der aktiven Fläche des Näherungsschalters.
Schaltfrequenz f
Ist die max. mögliche Anzahl von Schal-tungen/Sekunde. Maßgebend ist die Bau-größe der Sensoren. Im Vergleich zu den Gleichspannungsausführungen arbeiten die Wechselspannungsgeräte mit niedrigen Schaltfrequenzen
Versorgungsspannung UB
Ist der Spannungsbereich für den die Sen-soren konstruiert sind. Es kann innerhalb dieses Bereiches jede beliebige Spannung als Betriebsspannung gewählt werden, diese darf jedoch nur um den Wert der Restwelligkeit schwanken. Die Grenzwerte dürfen nicht über-/unterschritten werden.
Restwelligkeit UW
Die Restwelligkeit ist die zulässige Wechsel-spannungsüberlagerung (Spitze-Spitze) be-zogen auf die Betriebsspannung.
Spannungsabfall UD
Der Spannungsabfall UD ist die Spannung über dem Schalterausgang.
Schaltbare Kapazität CA
Die schaltbare Kapazität ist die max. Last-kapazität für Gleichspannungs-Näherungs-schalter beim Schalten einer C-Last.
Kurzzeitstrom IK
Der Kurzzeitstrom ist der Höchstwert eines Stromes, der für eine bestimmte Zeit im Einschaltmoment fließen darf.
Laststrom IA
Der Laststrom ist der maximale Strom, mit dem ein Induktivsensor im Dauerbetrieb belastet werden kann in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur.
Mindestlaststrom IQO
Der Mindestlaststrom ist der Strom, der mindestens über die Last fließen muss um eine sichere Funktion des Sensors zu gewährleisten.
Ansprechstrom IQK
Der Ansprechstrom ist der Abschaltstrom-wert für den Kurzschluss- und Überlast-ungsschutz der Ausgangsstufe.
Leerlaufstrom IO
Der Ruhestrom ist der Eigenstromver-brauch des Näherungsschalters im nicht bedämpften Zustand.
Reststrom IR
Der Reststrom ist der Strom, der bei ge-sperrtem Schalter über die Last fließt.
Kurzschlussschutz DC-Sensoren
Bis auf wenige Ausnahmen sind alle Näher-ungsschalter für Gleichspannung dauer-kurzschlussfest. Nach Beseitigung des Kurz-schlusses ist der Sensor sofort wieder funktionsfähig. Der Ausgang des kurz-schlussfesten Sensors wird ständig durch eine Schutzschaltung auf Kurzschluss oder Überlastung hin überwacht. Im Falle eines Kurzschlusses oder einer Überlastung wird sofort die Schutzschaltung aktiv und die Ausgangsstufe getaktet. Der Kurzschlussschutz spricht nicht an: • Störimpulsen aus verseuchten D Industrienetzen • großen Parallelkapazitäten, z. B. bei langen Leitungen, Auf- und Entladen von Kondensatoren.
Verpolungsschutz
Eine Leitungsvertauschung von Plus, Minus oder Ausgang führt nicht zur Zerstörung des kurzschlussfesten Näherungsschalters. Nur bei ordnungsgemäßem Anschluss ist der Schalter funktionsfähig. Die Geräte ohne Kurzschlussschutz sind geschützt gegen Polaritätsvertauschung der Betriebsspannung.
Drahtbruchschutz
Bei Unterbrechung einer Zuleitung wird der Ausgang gesperrt.
Abschaltschutz
Die Ausgangsstufen der Näherungsschalter sind mit einer Schutzbeschaltung gegen Abschaltspannungsspitzen, die durch induktive Verbraucher erzeugt werden, geschützt.
LED-Funktionsanzeige
Die LED ist in der Funktion zum Ausgang geschaltet.
Bitte beachten Sie:
Irrtümer/Druckfehler und techn. Änderungen behalten wir uns jederzeit vor. Nur der Kunde kennt alle Bedingungen/ Einflussfaktoren. Er ist daher grundsätzlich verpflichtet, unsere Geräte für die von ihm beabsichtigte Applikation selbst zu qualifizieren. Eine rechtlich verbindliche Zusicherung bestimmter Eigenschaften oder die Eignung für einen konkreten Einsatzzweck kann aus unseren Angaben nicht abgeleitet werden. Anwendungen, in denen die Sicherheit von Personen von der Gerätefunktion abhängt, sind unzulässig.

Kapazitive Sensoren

 

Funktionsprinzip kapazitiv EN 60947-5-2 (DIN VDE 0660)
Die aktive Fläche des kapazitiven Sensors wird von zwei metallischen Elektroden ge-bildet. Seine Betätigung erfolgt durch eine Objektannäherung zur aktiven Fläche des Sensors und gelangt so in das elektrische Feld der Elektrodenfläche. Hierdurch wird die Koppelkapazität erhöht und der Oszillator beginnt zu schwingen. Über eine Aus-werteinheit wird die Schwingungsamplitude erfasst und in ein Schaltsignal umgesetzt. Kapazitive Sensoren werden von leitenden und nichtleitenden Materialien betätigt. Mit Betätigungselementen aus Metall erreicht man aufgrund des hohen Leitwertes die größeren Schaltabstände. Beim Abtasten organischer Materialien, z.B. Getreide oder Holz ist der Schaltabstand stark von Ihrem Wassergehalt abhängig. Reduktionsfaktoren von unterschiedlichen Metallen, wie bei induktiven Sensoren, sind nicht zu berücksichtigen. Die Empfindlichkeit des kapazitiven Sensors ist durch ein Poti stufenlos einstellbar.
Gehäusematerial
Kapazitive Näherungsschalter sind in den gleichen Gehäusematerialien wie induktive Näherungsschalter lieferbar.
Einbau in Metall
Kapazitive Näherungsschalter für nichtbün-digen Einbau in Metall müssen an der aktiven Fläche eine Freizone haben.
Schaltabstand
Der Schaltabstand ist durch Poti stufenlos einstellbar. Er berücksichtigt weder Fertigungstoleranzen noch Abweichungen aufgrund von äußeren Bedingungen wie Spannung, Temperatur, Feuchte und Einbaubedingungen.
Messplatte
Der Grundabgleich des Kapazitivsensors erfolgt mittels einer geerdeten Messplatte aus Metall mit einer Kantenlänge von 3 x d.
Schaltfrequenz
Mindestens 10 Schaltspiele pro Sekunde.