Quelltext der Seite Induktiver Sensor

{{Redundanztext
|3=Induktiver Näherungsschalter
|4=Induktiver Sensor
|12=f|2=November 2016|1=[[Benutzer:Ulfbastel|Ulfbastel]] ([[Benutzer Diskussion:Ulfbastel|Diskussion]]) 00:07, 28. Nov. 2016 (CET)}}
Grundprinzip '''induktiver Sensoren''' ist die Änderung der [[Induktivität]] oder deren [[Gütefaktor|Güte]] durch eine Lageänderung relativ zu einem leitfähigen und/oder ferromagnetischen Teil.
[[Datei:Pepperl+Fuchs inductive proximity switch 3RG4113-3AG33-PF.jpg|mini|[[Induktiver Näherungsschalter]]]]
Die Induktivität einer [[Spule (Elektrotechnik)|Spule]] hängt vom Quadrat der [[Spulenwindungszahl|Windungszahl]] und dem [[magnetischer Widerstand|magnetischen Widerstand]] des Kreises ab.

:<math>L = \frac{N^2}{R_\text{m}}</math>
mit
: <math>L</math> – Induktivität
: <math>R_\text{m}</math> – Widerstand des magnetischen Kreises
: <math>N</math> – Windungszahl
Der magnetische Widerstand einer vom Eisen umschlossenen Spule ist abhängig von der Feldlinienlänge <math>l</math>, der durchsetzten Fläche <math>A</math> und der magnetischen Feldkonstanten sowie der Permeabilitätszahl:
: <math>R_\text{m} = \frac{l}{\mu_0 \cdot \mu_\text{r} \cdot A}</math>
mit
: <math>\mu_0</math> – Feldkonstante 1,257 · 10<sup>−6</sup> Vs/Am
: <math>\mu_\text{r}</math> – Permeabilitätszahl

== Funktionsweise ==

Induktive Sensoren arbeiten grundsätzlich mit einer Induktivität (offene [[Spule (Elektrotechnik)|Spule]]). Es wird ein [[Magnetfeld]] erzeugt und das zu Messende Objekt verändert das Feld. Durch dieses Messprinzip lassen sich berührungslos und verschleißfrei [[Winkelmessung|Winkel]], [[Wegaufnehmer|Wege]] bzw. Abstände und Geschwindigkeiten messen.

[[Datei:Budowa czujnika indukcyjnego (ubt).svg|mini|Funktionsweise. 1&nbsp;Spule, 2&nbsp;Oszillator, 3&nbsp;Demodulator, 4&nbsp;Schmitt-Trigger, 5&nbsp;Ausgangsstufe]]
Die Spule sendet meist als Bestandteil eines [[Schwingkreis]]es / [[Oszillator]]s ein magnetisches Feld aus, welches in einem vorbeigeführten, elektrisch leitenden Material Wirbelströme hervorruft, weshalb diese Sensorbauform auch als Wirbelstromsensor bezeichnet wird. Die Amplitude und die Frequenz des Schwingkreises verändern sich. Über einen [[Schmitt-Trigger]] wird bei einer bestimmten Veränderung der Ausgang geschaltet oder die Amplitude wird in eine Entfernung umgerechnet. Die Messgenauigkeit des Sensors kann hierbei erhöht werden, wenn mehrere Spulen eingesetzt werden.

Ein anderes (berührendes) Verfahren nutzt einen Tauchanker, also einen beweglichen Eisenkern, der in eine Spule eintaucht. Mit der Eintauchtiefe ändert sich die Induktivität bzw. der [[Magnetischer Widerstand|magnetische Widerstand]] derselben. Die Spule kann als Spannungsteiler mit einer zweiten gleichartigen dahinterliegenden Spule geschaltet werden. Mit solchen Tastsensoren können mikrometergenau Objekte vermessen oder geprüft werden.

Das Tauchankerprinzip wird oftmals erweitert zum [[Differentialtransformator]], engl. Linearer Variabler Differential-Transformator (LVDT). An eine Primärspule wird hier eine Wechselspannung angeschaltet. Nach dem Transformatorprinzip erfolgt über den beweglichen Tauchanker eine Übertragung auf zwei übereinander angeordnete Sekundärspulen, wobei der jeweilige Übertragungsfaktor von der Position des Tauchankers abhängt. Die Kopplung ist bei beiden Sekundärspulen gegensinnig, so dass sich die Sekundärspannungen ebenfalls gegensinnig ändern. Typischerweise wird die Differenz dieser beiden Spannungen dann ausgewertet, was eine sehr hohe Messempfindlichkeit und in weiten Bereichen gut proportionales Verhalten ergibt.<ref>{{Internetquelle |autor=Jörg Böttcher |url=https://messtechnik-und-sensorik.org/kapazitive-und-induktive-abstandssensoren/ |titel=Online-Kompendium Messtechnik und Sensorik: Kapazitive und induktive Abstandssensoren |werk= |hrsg= |datum= |abruf=2019-12-06 |sprache=}}</ref>

Ist das Objekt [[ferromagnetismus|ferromagnetisch]] und die Spule ist gleichstromdurchflossen, ruft eine Bewegung des Objektes eine Spannungsänderung an ihr hervor. Auf diese Weise können mittels Eisenzahnungen [[drehzahlmessung|Drehzahl]]en (siehe [[Drehgeber#Inkrementalgeber|Drehgeber]]) oder Geschwindigkeiten bestimmt oder der Verkehr gezählt werden.

Wenn im Objekt magnetisierte Streifenmuster vorliegen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.asm-sensor.com/de/posimag-magnetband-sensoren.html |titel=POSIMAG® Magnetband-Sensoren - ASM |zugriff=2017-11-28 |sprache=de}}</ref>, kann bei Bewegung in der Spule ohne Gleichstrom eine Spannung induziert werden.

== Literatur ==
* Karl Heinz Dietsche, Thomas Jäger, Robert Bosch GmbH: ''Kraftfahrtechnisches Taschenbuch.'' 25. Auflage, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2003, ISBN 3-528-23876-3.
* Günter Springer: ''Fachkunde Elektrotechnik.'' 18. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal 1989, ISBN 3-8085-3018-9.

== Siehe auch ==

* [[Differentialtransformator]] (linear), [[Drehmelder]] (rotativ)
* [[Induktiver Näherungsschalter]]
* [[Querankergeber]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Magnetismus]]
[[Kategorie:Sensor]]