Wirbelstrom-Wegsensoren für die Messung in der Industrie

Durch die magnetische Messweise liefern sie die passenden Ergebnisse. Für neue Anwendungsfelder bietet Micro Epsilon nun noch größere Messbereiche.

Sie liefern auch im rauen Industrieumfeld zuverlässige Messergebnisse mit hoher Präzision und hoher Bandbreite: Wirbelstromsensoren. Der Effekt zur Messung mit Wirbelstrom beruht auf dem Entzug von Energie aus einem Schwingkreis. Die ist zur Induktion von Wirbelströmen in elektrisch leitfähige Materialien nötig. Dafür wird eine Spule mit Wechselstrom gespeist, worauf sich ein Magnetfeld um die Spule ausbildet. Ein elektrisch leitender Gegenstand in diesem Magnetfeld, lässt darin – gemäß dem Faradayschen Induktionsgesetz – Wirbelströme entstehen, die ein Feld bilden. Dieses Feld wirkt dem Feld der Spule entgegen. Dadurch ändert sich die Spulenimpedanz. Der Clou: Diese Impedanz lässt sich als Änderung der Amplitude und der Phasenlage der Sensorspule messbar am Controller abgreifen.

Das Verfahren ist zur Messung gegen alle elektrisch leitenden Materialien einsetzbar. Eine spezielle Spulenwicklung der Micro-Epsilon Sensoren ermöglicht besonders kleine Sensorbauformen, die auch bei hohen Temperaturen einsetzbar sind. Da Wirbelströme Isolatoren ungehindert durchdringen, können sogar Metalle hinter einer isolierenden Schicht als Messobjekt dienen. Auch Staub, Schmutz und Öl beeinflussen die Messung nicht. Diese Unempfindlichkeit und der robuste, temperaturstabile Aufbau der Sensoren ermöglichen hochpräzise Messungen in schwieriger industrieller Umgebung.

Die Sensoren der Reihe Eddy-NCDT 3001 wurden speziell für Anwendungen entwickelt, bei denen herkömmliche induktive Wegsensoren an ihre Grenzen stoßen. Sie bieten einen Formfaktor, der bisher induktiven Sensoren und Näherungsschaltern vorbehalten war. Der kompakte Sensor verfügt über eine integrierte Elektronik und zeichnet sich durch seine einfache Bedienung aus. Die leistungsfähigen Wirbelstromsensoren sind nicht nur mit M12-Gehäuse, sondern auch mit M18-Gehäuse verfügbar und decken Messbereiche von zwei bis acht Millimeter ab. Dank der unterschiedlichen Messbereiche eröffnen sich ganz unterschiedliche Einsatzgebiete. Diese Wirbelstrom-Wegsensoren der Reihe Eddy-NCDT entsprechen der Schutzart IP67 und sind damit universell in der Automatisierung sowie im Maschinen- und Anlagenbau einsetzbar. Desweiteren sind die Sensoren temperaturkompensiert bis 70 °C. Durch einfache Handhabung und Bedienung sowie das hervorragende Preis-Leistungs-Verhältnis sind sie insbesondere für den Serieneinsatz, OEM-Anwendungen und den Einsatz im Offshore-Bereich bei Salzwasser geeignet. Im Vergleich zu anderen induktiven Sensoren soll die Baureihe durch höhere Messgenauigkeit und Linearität und die Grenzfrequenz von fünf Kilohertz überzeugen. Damit sind die Sensoren sowohl für Messungen auf ferromagnetischen als auch nicht ferromagnetischen Objekten, wie Alu und Stahl, abgestimmt. Darüber hinaus sind kundenspezifische Abstimmungen für andere Materialien möglich.

Wirbelstrom-Wegsensoren werden beispielsweise in Großanlagen, wie Steinmühlen oder Teleskopanlagen eingesetzt. Diese arbeiten  häufig mit hydrostatischen Lagern. Genau die hydrostatischen Lagersysteme müssen laufend mit flüssigem Schmierstoff versorgt werden. Dafür bedarf es einer externen Druckversorgung. So kann sichergestelt werden, das der Schmierstoff kontinuierlich zwischen die Lagerflächen gepresst wird, die somit stets durch einen dünnen Schmierfilm voneinander getrennt werden. Die Lagerflächen sind also keinerlei Reibung ausgesetzt und arbeiten dadurch nahezu verschleißfrei. Hierbei können Positionen im Submikrometerbereich angefahren werden.

Ein Fehler in der Hydraulik und damit ein Absinken des Öldrucks kann fatale Folgen haben. Er verursacht Schäden am Lager und dadurch einen Ausfall der Anlage, was mit hohen Wartungs- und Reparaturkosten verbunden ist. Deshalb muss der Ölspalt an hydrostatischen Lagern stets zuverlässig und sicher überprüft werden. Für diese Messaufgabe sind Wirbelstrom-Sensoren bestens geeignet. Der kompakte Sensor wird am Lagerschuh montiert, wodurch er nicht direkt dem Öldruck im Lager ausgesetzt ist. Die Messung erfolgt dann durch den Ölfilm gegen die gegenüberliegende Lagerfläche. Die Sensoren müssen deshalb einfach zu installieren sein. Durch die einfache Installation sind darüber hinaus auch ältere Anlagen für die Nachrüstung mit den Wirbelstrom-Wegsensoren geeignet.

Zur Integration in Maschinen und Anlagen mit erhöhten Temperaturschwankungen hat Micro-Epsilon außerdem das Eddy-NCDT 3005 entwickelt. Dabei handelt es sich um ein neues leistungsfähiges Wirbelstrom-Messsystem zur schnellen und präzisen Wegmessung. Es zeichnet sich durch einfache Bedienung und hohe Messgenauigkeit aus. Damit ist der Sensor prädestiniert für die OEM-Integration und für Anwendungen im Maschinenbau. Das System setzt sich aus einem kompakten M12 Controller, dem Sensor und einem integrierten Kabel zusammen und ist werkseitig ebenso auf ferromagnetische wie auch auf nicht ferromagnetische Materialien abgestimmt.

Sensoren und Controller dieses Wirbelstrom-Messsystems sind temperaturkompensiert. Dadurch wird die hohe Messgenauigkeit auch bei Temperaturschwankungen erreicht. Die Sensoren sind für Umgebungstemperaturen bis maximal 125 °C ausgelegt und können optional für Temperaturen von -30 °C bis zu 180 °C ausgeführt werden. Das Messsystem ist für einen Umgebungsdruck von bis zu zehn Bar ausgelegt. Für Anwendungen mit größeren Stückzahlen sind kundenspezifische Spezifikationen möglich. Generell gelten die Sensoren der Reihe Eddy-NCDT als sehr präzise und werden auch für Messungen mit Mikrometer-Genauigkeit eingesetzt. Die Wirbelstrom-Wegsensoren kommen bei Umgebungstemperaturen im Bereich von -40 °C bis über 200 °C zum Einsatz und zeigen sich unempfindlich gegen Temperaturschwankungen. ssc