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Induktive Positioniersysteme PMI
Vom Schalter zur Positionsmesstechnik
Die Sensoren der induktiven Positionsmesstechnik (PMI) sind eine Wei-
terentwicklung des klassischen, induktiven Näherungsschalters. Durch
die Aneinanderreihung mehrerer Spulen kann unter Zuhilfenahme eines
Prozessors die genaue Position eines metallischen Betätigungselements
errechnet werden. Als Ergebnis dieser Messung liefert der Sensor ein
weg- oder winkelproportionales Ausgangssignal.
Neben dem analogen Stromsignal (4 … 20 mA) oder Spannungssignal
(0 ... 10 V) bieten PMI-Sensoren häufig auch binäre Schaltfunktionen. So
können zusätzlich zur gemessenen Weginformation auch Endschalter-
positionen realisiert werden.
Besondere technische Eigenschaften:
Berührungslose Weg- und Winkelmessung
Das induktive Wirkprinzip dieser Sensoren ermöglicht eine berührungs-
lose Positionsmessung. Diese Messtechnik arbeitet völlig verschleißfrei
und liefert auch unter widrigsten Umweltbedingungen zuverlässige Posi-
tions- und Schaltsignale.
Einfacher Stahlbetätiger
PMI-Sensoren reagieren auf ein simples Stahl-Target. So kann das Betä-
tigungselement auch einfach als Bestandteil des Maschinenmoduls oder
Maschinenbetts ausgeführt werden.
Drei in Einem – Kombinierte Mess- und Schaltfunktionen
Die Kombination aus Mess- und Schaltfunktion kann bis zu 3 Stan-
dardsensoren ersetzen. So können zur umfassenden Kontrolle eines
Hubventils neben der stufenlosen Bestimmung des aktuellen Öffnungs-
zustands auch die beiden Endlagenpositionen Ventil OFFEN und Ventil
GESCHLOSSEN separat zurückgemeldet werden.
Funktionsbeschreibung induktive Positionsmess-
sensoren
Bei der PMI-Technologie sind
mehrere Einzelspulen in Zwei-
erreihen auf einem Spulen-
träger aufgebracht. Wird das
Spulenarray von einem Be-
dämpfungselement überfahren,
entsteht ein wegabhängiges
Bedämpfungsmuster über den
Spulen. Zur Bestimmung der
genauen Position des Betäti-
gungselements
wird der Bedämpfungsgrad benachbarter Spu-
len verglichen.
Betätigungselemente werden als Originalzubehör angeboten. Sie kön-
nen aber auch als Bestandteil eines Maschinenmoduls gefertigt werden.
Um die spezifizierten Leistungsdaten zu erreichen, sind bei Nachbau des
Betätigungselements bestimmte mechanische Abmaße und Einbaube-
dingungen zu berücksichtigen.
Material und Abmaße des Betätigungselements
Betätigungselemente für die PMI-Sensoren sind aus niedrig legiertem
Stahl zu fertigen. Als Bezugs-
material wird Baustahl 1.0037
(früher ST37) gewählt. Bei Ver-
wendung anderer Materialien
muss nicht nur mit einer Re-
duktion des Schaltabstands ge-
rechnet werden, vielmehr liefern
die Sensoren bei Weitem nicht die spezifizierten Messgenauigkeiten. Als
Korrosionsschutz für Betätiger aus niedrig legiertem Baustahl kann die
Oberfläche brüniert, lackiert oder verzinkt werden.
Das Betätigungselement muss zur Messfläche des Sensors eine planpa-
rallele Fläche mit zwei unverrundeten Kanten aufweisen. Die notwenige
Breite des Betätigers beträgt je nach Sensortyp 8 mm oder 13 mm. Das
Betätigungselement muss mindestens so lang sein, dass es die aktive
Sensorfläche voll überragt. Die typbezogenen Detailmaße sind dem je-
weiligen Datenblatt zu entnehmen.
Einbaubedingungen
Sensor und Betätigungselement erzeugen zusammen das Positions-
messsystem. Zur vollen Leistungsfähigkeit mit der entsprechenden
Messgenauigkeiten darf das Betätigungselement weder den Erfas-
sungsbereich [a] des Sensors verlassen noch den typspezifischen Ab-
stand [b] überschreiten. Die typbezogenen Einbaubedingungen sind
dem jeweiligen Datenblatt zu entnehmen.
Induktive Positionsmesssysteme können an einem Maschinenelement
sowohl auf- als auch bündig eingebaut werden. So können sie zum
Beispiel auch aneinandergereiht oder kaskadiert werden. Um ein Über-
sprechen zwischen den Sensoren zu vermeiden, sind entweder zwei
unterschiedliche Betätiger oder ein Betätiger mit Isolationsschicht [B]
zwischen den Sensoren zu verwenden. Die Detailmaße zum Nachbau
des Betätigungselements sind dem jeweiligen Datenblatt zu entnehmen.
Induktive Wegmesssysteme
PMI-F90
Die induktiven Wegmesssysteme PMI-F90 gibt es in drei unterschiedli-
chen Messlängen von 80 mm, 104 mm und 120 mm. Neben den aus-
schließlich wegmessenden Typen mit analogem Signalausgang sind
auch Typen mit kombinierter Analogschnittstelle und binären Schaltfunk-
tionen verfügbar.
PMI-F110
Für längere Messbereiche stehen die Typen PMI-F110 zur Verfügung.
Hier stehen 5 verschiedene Messlängen von 210 mm bis 960 mm zur
Verfügung. Die Sensoren der F110-Reihe liefern als analoges Ausgangs-
signal wahlweise 0 ... 10 V oder 4 ... 20 mA. Mit Hilfe von stufenlos ver-
schiebbaren Nutensteinen können sie flexibel im Maschinenbett befes-
tigt werden.
PMI-F112 & PMI-F166 (mechan. Variante)
Die PMI-F112-Reihe bieten bis zu 14 mm Messbereich bei gleichzeitig
kompakter Bauform. Dabei ist das analoge Spannungssignal (0 ... 10 V)
stufenlos auf Messbereiche zwischen 7 und 14 mm skalierbar. Neben der
Standardtype mit Analogschnittstelle ist auch eine parametrierbare Type
mit zusätzlicher I/O-Link Schnittstelle erhältlich.
Induktives Winkelmesssystem
PMI-F130
Die winkelmessenden PMI-F130 Typen sind vergleichbar der wegmes-
senden Sensoren aufgebaut. Dabei ist das metallische Betätigungsele-
ment in einem Puck als Zubehör integriert, der auf eine rotierende Welle
geschraubt werden kann. Zwischen Sensor und Puck bleibt ein Luftspalt,
der einen verschleißfreien Abgriff des Drehwinkels ermöglicht.
Bei der PMI-F130-Reihe stehen 3 unterschiedliche Funktionstypen zur
Verfügung. In der einfachsten Form liefert der Sensor den gemessenen
Drehwinkel als analoges Stromsingnal (4 ... 20 mA) oder als Spannungs-
signal (0 ... 10 V) zurück. Dabei kann der gewünschte Drehwinkelbereich
auf den Ausgangsbereich skaliert werden. Ähnlich dem wegmessenden
PMI-F90 ist auch der F130 als Winkelmesser mit zwei zusätzlichen, pa-
rametrierbaren Schaltfensterfunktionen verfügbar. Außerdem bietet eine
weitere Type drei separat parametrierbare Schaltfensterfunktionen. Die-
se Version ist als elektronisches Nockenschaltwerk einsetzbar.
Anbaubedingungen Betätigungselement
bei Wegmesssensoren
Aneinanderreihung, Kaskadierung von
Wegmesssensoren
Skizze Winkelmesssystem mit zentraler
Öffnung für das Betätigungselement
Dimensionen und Einbaubedingungen
bei Nachbau des Betätigungselements
Positioniersysteme