Sensoren

Sensoren

Snellere cyclustijden, betere procescontrole, minder stilstandtijden: vandaag de dag speelt het systeem- en machinemanagement met het oog op een optimaal gebruik van de middelen een essentiële rol in het economische succes van een onderneming. Ook de sensortechnologie levert een onmisbare bijdrage aan de automatiseringstechniek. Het uitgebreide sensorenportfolio van Festo combineert optimale prestaties en maximale betrouwbaarheid om soepele en efficiënte productieprocessen te garanderen.

Manier van werken van sensoren

Een sensor converteert een te meten natuurkundige grootheid in een elektrische grootheid. Op die manier kunnen de elektrische signalen gemakkelijk worden doorgegeven en verder verwerkt. Daarbij kan een sensor detecteren of...

  • ...er al dan niet een object aanwezig is (binair)
  • ...een gemeten waarde bereikt is (analoog of digitaal)

Uitstekende sensortechnologie van Festo

Het assortiment sensoren van Festo omvat naderingssesnoren, druk- en vacuümsensoren, debietsensoren, optische en inductieve sensoren, en uitvoeringen voor speciale toepassingen zoals zuren, levensmiddelen, koelsmeermiddelen en nog veel meer.

Naderingssensoren

Naderingssensoren worden gebruikt voor binaire terugkoppeling van de zuigerstand van pneumatische aandrijvingen. Het zijn sensoren die het magnetisch veld van de zuigermagneet detecteren via een magneetveldsensor of een reedcontact. Zij worden in de gewenste schakelstand in de gleuf van de cilinder gemonteerd en zenden een genormeerd 24V-schakelsignaal uit wanneer het magnetisch veld van de zuiger wordt gedetecteerd.

Naderingssensoren

Inductieve naderingssensoren

Een inductieve naderingssensor is een sensor die contactloos, d.w.z. zonder direct contact, reageert op het naderen van een metalen of galvanisch object.

Voordelen:

  • geen mechanische slijtage, dus langere levensduur
  • geen uitvaltijden door vuile of gelaste contacten
  • geen botsen van de contacten en dus geen schakelfouten
  • hoge schakelfrequenties
  • hoge beschermingsgraad door volledig ingekapselde behuizing
  • willekeurige inbouwpositie

Inductieve sensoren

Positietransmitters

Positietransmitters geven een analoog uitgangssignaal in het detectiebereik. Het contactloze meetprincipe garandeert een slijtagevrije detectie, wat bijzonder voordelig is in robuuste omgevingen. Als een verdere ontwikkeling van de binaire naderingssensor maken positietransmitters in combinatie met pneumatische aandrijvingen een aantal nieuwe toepassingsgebieden mogelijk:

  • kwaliteitscontrole
  • ultrasoon lassen
  • procescontrole (plaatfabricage/slijtagebewaking)
  • objectdetectie (persen/klemmen)
  • objectdetectie (detecteren van posities)

Positiesensoren

Sensoren voor industriële automatisering: druksensoren

Druk- en vacuümsensoren breiden het toepassingsgebied van installaties uit, zorgen voor een grotere procesbetrouwbaarheid en een betrouwbare bewaking. Eenvoudig en snel te bedienen dankzij het uniforme bedienings- en weergaveconcept van de druksensoren van Festo. Druk- en vacuümsensoren meten de druk aan de drukingang van de sensor. Met behulp van een in de sensor geïnstalleerde drukmeetcel wordt de positieve of negatieve druk, die op de sensor wordt uitgeoefend, vergeleken met de omgevingsdruk (relatieve drukmeetcel) en als elektrisch signaal afgegeven.

Pick-and-place-machines

Pick-and-place-machines zijn inbouwklare functiemodules voor het overbrengen, toevoeren en verwijderen van kleine onderdelen in krappe ruimtes. Vanaf een instelbare drempelwaarde detecteert de vacuümsensor of het werkstuk goed gegrepen is, om het op betrouwbare wijze te verplaatsen. De beweging wordt gedwongen gestuurd in een doorverbinding zodat zeer korte cyclustijden mogelijk zijn. De toevoerautomaten zijn ontworpen voor het gebruik van elektrische, servopneumatische of pneumatische aandrijvingen .

Sensoren voor industriële automatisering: debietsensoren

Op basis van de bewaking van het debiet kunnen eenvoudigere diagnose- en condition-monitoring-processen worden gerealiseerd: indicator voor toekomstige problemen is vaak een veranderde debietwaarde.

Toepassingsgebieden van Festo-debietsensoren

  • Debiet- en luchtverbruiksmeting voor de detectie van de energie-efficiëntie
  • Lekkagebewaking
  • Opneemdetectie van zeer kleine onderdelen (kleine vacuümzuigmonden)
  • Aanwezigheidscontrole
  • Dichtheidstest

Sensoren van Festo – voor soepele processen

Naderingssensoren voor pneumatische aandrijvingen vormen het uitgangspunt voor het sensorprogramma van Festo: ze zijn optimaal ontworpen voor Festo-aandrijvingen en het uitgebreide assortiment omvat oplossingen voor alle industriesegmenten. Van positietransmitter SDAT tot drukmeting met de druksensor SPAN en het debiet met de debietsensor SFAH - het portfolio van Festo omvat alle klassieke sensortaken in de pneumatiek.

Branchespecifieke sensoren

Uiteenlopende branches vertrouwen op de sensoren van Festo. Het resultaat is een voorbeeldig partnerschap waarin de behoeftes en opgaven van de klant worden omgezet in producten die geoptimaliseerd zijn om aan de eisen te voldoen. Deze leveren een bijdrage aan de verhoging van de productiviteit en de procesbetrouwbaarheid en maken het mogelijk dat vele branches zoals automobiel- en levensmiddelenindustrie alles uit één hand krijgen.

FAQs – eenvoudige antwoorden op veel gestelde vragen

Wat zijn sensoren?

Een sensor is een onderdeel dat een gemeten natuurkundige grootheid of chemisch effect omzet in een analoog elektrisch uitgangssignaal. De natuurkundige grootheid is een niet-elektrisch ingangssignaal zoals druk, gewicht, temperatuur, straling, magnetische flux, rotatiesnelheid of een andere natuurkundige grootheid.

Welke sensortypen zijn er?

Er zijn verschillende soorten sensoren, bijv:

  • Positietransmitters
  • Druksensoren en vacuümsensoren
  • Debietsensoren
  • Naderingssensoren
  • Inductieve naderingssensoren
  • Optische sensoren

Waar worden sensoren van Festo voor gebruikt?

Sensoren van Festo worden in een groot aantal branches gebruikt en helpen de productiviteit en procesbetrouwbaarheid te verbeteren. Ze zorgen er bovendien voor dat de automobielindustrie, de levensmiddelenindustrie en vele andere branches alle onderdelen uit één hand kunnen krijgen.

Waar worden sensoren van Festo voor gebruikt?

Hoe werken deze sensoren?

Naderingssensor of cilindersensor wordt gebruikt om een signaal te genereren dat aangeeft dat een zuiger zijn eindpositie heeft bereikt. In verband met pneumatische cilinders worden deze sensoren ook vaak aangeduid als cilindersensoren of eindschakelaars genoemd. Er zijn verschillende soorten sensoren, twee algemene soorten naderingssensoren:

  • Elektrische/elektronische sensoren
  •  Pneumatische sensoren

Elektrische/elektronische naderingssensoren

Binnen deze groep onderscheiden we verschillende soorten sensoren:

  • Contact-type (elektrische) sensoren
  • Contactloze (elektronische) sensoren.

Naderingssensoren van het contacttype (elektrisch), reed-schakelaars

Het principe van de reed-schakelaar bestaat uit twee contacten die elkaar kunnen raken en ook van elkaar kunnen worden gescheiden.

De contacten worden geopend en gesloten door de werking van een magneetveld. Onder normale omstandigheden zijn de contacten van een reed-schakelaar gesloten of open, afhankelijk van het ontwerp. Zodra de werking van een magnetisch veld sterk genoeg wordt, gaan de contacten open of dicht. De sensor meet de zuiger. Deze sensor is een inductieve sensor die ferrometaal (metalen objecten) meet. Een inductieve sensor kan bijvoorbeeld geen positie van een kunststof object detecteren. Hiervoor heb je een capacitieve sensoren nodig die een elektromagnetisch veld genereert. Telkens een object of vloeistoffen in het bereik komen van de meting verandert het elektrisch veld.

Om een signaal te krijgen van de sensor wanneer een cilinderzuiger een eindpositie bereikt, worden speciale cilinders gebruikt waarvan de zuigers zijn voorzien van een magneet. In de eindposities worden nabijheidssensoren geïnstalleerd. Zodra de zuiger en de magneet deze eindpositie bereiken, activeert het veld van de magneet de sensoren en genereert zo een signaal voor verdere verwerking.

Afhankelijk van het ontwerp van de sensor in kwestie zullen de contacten ervan openen (normaal gesloten type) of sluiten (normaal open type) wanneer de sensor is gedempt. Het type magneet dat op de cilinderzuiger is gemonteerd en de sterkte van het veld moeten worden afgestemd op de gebruikte sensoren en de installatieomstandigheden. Een te grote afstand tussen de magneet en de sensoren, of de aanwezigheid van storende materialen in het magnetische veld, of trillingen kunnen een betrouwbare signaalopwekking in de weg staan.

Contactsensoren worden gebruikt wanneer hoge belastingsstromen moeten worden geschakeld. Dit soort sensoren werkt echter merkbaar traag door hun fysiek contact en is dus niet geschikt voor gebruik bij hoge schakelfrequenties.

Contactloze naderingssensoren (magnetische/ inductieve naderingsschakelaar)

Inductieve sensoren werken met een hoogfrequent magnetisch veld op het actieve oppervlak van de sensoren. Wanneer een metalen object of een permanente magneet in dit magnetisch veld terechtkomt, verandert de stroomopname van de sensor. Deze verandering wordt vervolgens elektronisch geëvalueerd en omgezet in een signaal.

Een contactloze sensor wordt met name gebruikt in gevallen waarin het signaal rechtstreeks naar een programmeerbare logische besturing (PLC) wordt geleid voor verdere verwerking. Bovendien bereiken dit soort sensor een aanzienlijk langere levensduur dan de reed-switch sensoren. Een belangrijke factor met betrekking tot de betrouwbaarheid is dat elektronische sensor vrij is van contactbotsing. Tijdens de werking van contact-type sensoren kunnen kleine vonken tussen de contacten springen net voordat deze elkaar raken. Dit heeft hetzelfde effect als het meerdere malen achter elkaar activeren van de contacten en leidt tot het genereren van valse meting, objecten detecteren die er niet zijn. Dit verschijnsel staat bekend als contact bounce. Zogenaamde lasstroombestendige sensoren zijn een speciaal type contactloze sensor en werken volgens hetzelfde principe als deze. Hun speciale eigenschap is dat hun schakeltoestand niet meer verandert zodra de sensor in een wisselend magnetisch veld terechtkomt van het soort dat op lasproductielijnen aanwezig is.

Hall-sensor

Er zijn twee redenen waarom dit type sensor bij cilinders worden gebruikt.  De eerste reden is dat het bij zeer kleine cilinders moeilijk is voldoende ruimte te vinden om voor elke eindpositie een afzonderlijke benaderingssensor te installeren. Ten tweede is het soms nodig om in totaal drie posities te detecteren, namelijk twee eindposities en een tussenpositie. In het geval van een grijper kunnen dit bijvoorbeeld de posities "open", "gesloten" en "werkstuk gegrepen" zijn. Een Hall-sensor is hiervoor een ideaal middel.

De werkwijze: Net als bij de andere naderingssensoren wordt gebruik gemaakt van een permanente magneet die op de cilinderzuiger is aangebracht, terwijl de Hall-sensor op een vaste plaats op de cilinderbehuizing is gemonteerd. Wanneer een magnetisch veld in de Hall-sensor doordringt, genereert dit een spanning die evenredig is met de sterkte van het magnetische veld en dus met de positie van de magneet. De Hall-sensor geeft een analoge spanning af die overeenkomt met de momentane sterkte van het magneetveld.

Dit betekent dat in de sensor over het hele slagbereik van de cilinder variërende spanningen worden opgewekt, die kunnen worden gecorreleerd aan afzonderlijke zuigerposities. De afstelling geschiedt op soortgelijke wijze als bij conventionele sensoren. Eerst wordt de sensor gemonteerd in een positie die vrijwel het gehele slagbereik bestrijkt. Vervolgens wordt de zuiger in verschillende posities gebracht en op de gewenste sensorposities wordt het signaal gekalibreerd en afgesteld op een elektronische evaluatie-eenheid. De schakelnauwkeurigheid bedraagt ongeveer 0,2 mm. Dit betekent dat tussen twee posities een minimale afstand van 0,5 mm nodig is om deze betrouwbaar te kunnen detecteren.

Pneumatische sensor

Een sensor met deze technologie wordt gebruikt als een pneumatische output nodig is. Dit zijn in essentie 3/2-ventielen die geschakeld worden door het magnetisch veld van de zuiger.

Andere sensoren

Elektromechanische schakelaars is een type sensor die een beweging van een object meet met fysiek contact. Een voorwerp duwt tegen een schakelaar en genereert een schakeling. Druk- en vacuümsensoren meten persluchtdruk of persluchtonderdruk. Debietsensoren bewaken het debiet en zijn in de industrie belangrijk om energieverbruik te meten of een alarm te geven. Een optische sensor meten kleuren of een obect.

Bewegingssensor, temperatuursensor, vloeistoffen detecteren, beeldsensor, lichtsensor, geluidsgolven, lichtsterkte, stroom, straling ... is technologie die niet bij Festo wordt gebouwd.