Hoe werken non-contact sensoren en welke voordelen biedt dit aan machinebouwers?

Non-contact Sensoren: Werking en Voordelen voor Machinebouwers

Afhankelijk van het beoogde doel werken sensoren op basis van verschillende principes. Geleidbaarheid bijvoorbeeld. Maar ook druk, versnelling of chemische samenstelling. Bijzondere aandacht in deze blog voor de zogenaamde non-contact sensoren. Wat maakt deze groep nu eigenlijk zo bijzonder, hoe werken ze en wát zijn de specifieke voordelen?

Traditioneel maken sensoren op een bepaalde manier contact om de gewenste grootheid te meten. Het gaat dan om de mechanische interactie tussen de sensor en het doel. Bekende voorbeelden van dit type sensor zijn temperatuursensoren (thermokoppels), rekstrookjes, druksensoren en tactiele (aanraking) sensoren.

Deze zogenaamde contactsensoren zijn betrouwbaar en nauwkeurig maar hebben als nadeel dat er in de loop van de tijd slijtage optreedt. Júist omdat er een contact plaatsvindt. Hiermee kan de nauwkeurigheid maar ook de betrouwbaarheid teruglopen. Daarnaast zijn deze contactsensoren niet geschikt voor het meten aan bewegende objecten of stoffen waarbij contact ongewenst is. Bijvoorbeeld omdat het om gevaarlijke, giftige of op een andere manier agressieve stoffen gaat of omdat het doel zich eenvoudig niet binnen het bereik van de sensor bevindt.

Non-contact Sensoren

Voor specifieke toepassingen zijn non-contact (contactloos) sensoren een oplossing. Ze elimineren slijtage door het ontbreken van fysiek contact en gebruiken principes als warmte- en lichtstraling, zwaartekracht, versnelling, geluid, magnetisme en elektrische velden.

Inductieve sensoren

Inductieve sensoren genereren een hoogfrequent elektrisch veld. Wanneer een metaal in dit veld terecht komt ontstaan wervelstromen die het veld dempen: hoe dichter het metaal bij de sensor, hoe hoger de demping. Dit type sensoren wordt vooral ingezet voor het detecteren van metalen op korte afstand.

Capacitieve sensoren

Een capacitieve sensor lijkt qua werking op een inductieve sensor maar maakt gebruik van hoogfrequente oscillator die via een condensator een elektrisch veld genereert. Dit veld verandert wanneer een willekeurige stof in de buurt komt waarmee deze sensoren geschikt zijn voor detectie van zowel geleidende als niet-geleidende materialen. Toepassingen zijn onder meer te vinden in touchscreens.

Magnetische sensor

Magnetische sensoren werken op basis van het magnetische veld wat tot stand komt tussen de sensor zelf en een permanent magneet. Het veld hiertussen verandert wanneer een voorwerp zich tussen de sensor en de magneet beweegt. Deze sensoren worden onder meer gebruikt voor magnetische deurschakelaars en kompassen. Daarnaast bestaan er magnetische noncontact sensoren die de oriëntatie van een permanente magneet bepaalt die zich binnen een bepaalde afstand van de sensor bevindt.

Ultrasoon sensoren

Eveneens contactloos zijn de sensoren die werken op basis van hoogfrequente geluidsgolven. Zij meten de tijd die deze golven nodig hebben om terug te kaatsen van een willekeurig voorwerp. Hiermee kunnen deze noncontact sensoren afstanden en aanwezigheid meten.

Infraroodsensoren

Infrarood is warmtestraling en wordt door infraroodsensoren ingezet om aanwezigheid of beweging van objecten te detecteren. De actieve vorm zendt zelf infrarode straling uit en reageert op de door een object teruggekaatste straling. De passieve vorm reageert op de infraroodstraling die feitelijk ieder object uitzendt. Infrarood sensoren kunnen beweging detecteren en worden ingezet bij het schatten van afstanden.

Lasersensoren

Om afstanden te meten of objecten te detecteren, zenden lasersensoren een gerichte laserstraal uit. Er zijn diverse lasersensoren beschikbaar die bijvoorbeeld werken op basis van de tijd die een straal nodig heeft om terug te komen. Andere sensoren worden gebruikt om projecties te realiseren of om een bepaald veiligheidsniveau te creëren: het onderbreken van de straal (of een heel gordijn) betekent dat iets of iemand een omgeving betreedt waar dat niet mag waarop een veiligheidsbesturing de betreffende applicatie kan stilzetten of op een andere manier veilig stellen. Een belangrijke beperking van lasersensoren is dat het reflectievlak en de ontvanger gevoelig zijn voor vervuiling.

Versnellingssensoren

Versnellingen als gevolg van de zwaartekracht of beweging genereren een G-kracht die contactloos is te meten met behulp van versnellingssensoren. Dit type non-contact sensoren is in te zeten als waterpas maar ook als versnellingsopnemers of tiltsensoren die schakelen bij een specifieke G-kracht. Naast het non-contact karakter bieden deze sensoren het voordeel dat de ontwerper de vrijheid heeft om de sensor op een willekeurige plaats te monteren. Toepassingen van deze sensoren zijn onder meer te vinden in de mobiele machinemarkt.

DIS Non-contact Sensoren

DIS biedt twee typen non-contact (contactloos) sensoren: de QG-serie inclinometers, tilt switches en versnellingsopnemers, en de QR-serie hoeksensoren.

Sensoren QG-serie

De sesnoren QG-serie omvat inclinosensoren die hellingshoeken in 1 of 2 assen meten en daarnaast tilt switches en accelerometers die versnellingen in 1, 2 of 3 assen meten. Een tilt switch schakelt bij een bepaalde hoek t.o.v. de horizon en is hiermee in feite een inclinometer met een schakeluitgang.

Alle typen zijn gebaseerd de robuuste MEMS-technologie waarbij binnen een micromechanische sensorchip capaciteitsverschillen worden omgezet in een analoge spanning. Deze spanning is proportioneel met de versnelling waaraan de sensor blootstaat. Het modulaire ontwerp maakt het mogelijk om de sensoren eenvoudig aan te passen aan specifieke wensen.

Hoeksensoren QR-serie 

Met de QR-serie hoeksensoren is het mogelijk om contactloos een absolute hoekverdraaiing te meten van 0° tot 360° zonder mechanische eindstop. Bij de QR30N- en QR40EMN-serie zijn de sensor en magneet gescheiden van elkaar gemonteerd met een maximale afstand van 10 mm. Bij de QR40- en QR46-serie is de magneet geïntegreerd op de draaiende as binnen de behuizing.

Beide series zijn beschikbaar als absolute hoeksensor waarbij de sensor de exacte hoekpositie onthoudt; ook wanneer de toepassing spanningsloos is geweest. De QR30 serie is tevens beschikbaar als incrementele sensor met een externe magneet. De hoekverdraaiing genereert hierbij een x aantal pulsjes. Deze noncontact sensoren uit de QR-serie zijn onder meer in te zetten als alternatief voor potentiometers, (dure) optische encoders en rotatieschakelaars; onder meer in de algemene industrie en de automotive.

Bekijk hier onze handige product selector Product selector! 

DIS makes sense!

© 2024 DIS sensor. Alle rechten voorbehouden.