Schaltabstand Induktive Näherungsschalter?
Moin,
ich muss grade mit Induktiven Sensoren arbeiten. Dafür muss ich wissen wie die verschiedenen Schaltabstände entstehen. Denn der Schaltabstand ist ja vom Material abhängig. Und ich muss erklären warum welches Material früher/ später erkannt wird.
Ich dachte erstmal ich hätte es verstanden. Mein Gedanke war: Um so Leitfähiger ein Objekt ist, umso früher wird es erkannt, also um so größer ist der schaltabstand. Denn in Leitfähigen Objekten entstehen Wirbelströme, die stärker werden um so leitfähiger das Objekt ist. Diese Wirbelströme führen zu einem Energieverlust, die der Sensor dann durch eine gedämpfte amplitude erfasst. Dem nach dachte ich, das Kupfer einer der Materialien mit dem größten Schaltabstand ist.
Jetzt habe ich jedoch festgestellt, das ganz das Gegenteil ist. Kupfer wird am spätesten erkannt und Material wie Stahl, das nicht ansatzweise so leitfähig ist hat den größten schaltabstand. Und meine Frage wäre warum das so ist? Denn Stahl sollte doch viel kleinere Wirbelströme aufweisen, was zu einem kleinen Energieverlust führen sollte, was zu einer späten Erfassung führen sollte. Irgendwie habe ich offensichtlich irgendein Denkfehler, oder irgendetwas falsch verstanden.
Freue mich über eure Antworten,
LG
2 Antworten
Du vergisst, dass Stahl zum Großteil Eisen und somit ferromagnetisch ist. Die Eisenatome versuchen immer, sich nach dem Magnetfeld auszurichten, wobei deutlich mehr Energie umgesetzt wird.
Man merkt auch z.B. dass Induktionsheizer Eisen deutlich besser erhitzen können als Kupfer. Nur über der Curietemperatur, also der Temperatur, bei der das Eisen seine ferromagnetischen Eigenschaften verliert, scheint auf einmal nicht mehr viel weiterzugehen (zumindest wenn die Workcoil des IH Teil eines Parallelschwingkreises ist, wenn ich mich richtig erinnere).
Das ist mir ehrlich gesagt auch ein Rätsel. Meiner Ansicht nach spricht alles dafür, dass eine höhere Leitfähigkeit mehr absorbierte Energie bedeuten müsste...
Haben deine Versuchsobjekte alle die gleichen Maße? Das ist natürlich auch ausschlaggebend.
Ja die Versuchsobjekte hatten die gleichen Maße, aber unabhängig vom Versuch steht dies hier auch in den Lehrunterlagen:
„Wird anstelle des durch die Norm bestimmten Materials (St 37) für die Messplatte ein anderer Werkstoff verwendet, so muss der Schaltabstand ebenfalls korrigiert werden. Bei induktiven Näherungsschaltern ist dieser Korrekturfaktor direkt abhängig von der elektrischen Leitfähigkeit des Materials, da diese die Höhe der Wirbelstromverluste bestimmt (Aus-nahme: ferromagnetische Materialien, siehe unten).
So erkennt man in der folgenden Abbildung, dass sich bei sehr gut elektrisch leitfähigem Material wie Kupfer oder Aluminium ein Korrekturfak-tor ergibt, der einen geringeren Schaltabstand zur Folge hat. Dagegen bewirken die elektrischen Leitfähigkeit von Graphit und der Ferromagnetismus im Eisen, dass hier die Verluste im Schwingkreis größer sind, so dass die zu erzielenden Schaltabstände auch dementsprechend größer sind. Es ergibt sich die überraschende Konsequenz, dass Material um so schlechter erfasst wird, je besser seine Leitfähigkeit ist.“
Interessant. Vielleicht könntest du noch eine Frage extra dazu stellen, sodass uns jemand aufklären kann.
Ich denke die Leitfähigkeit spielt nicht die größte Rolle. Vielmehr ist es die Größe und Form des Gegenstandes. Die Oberfläche spielt vielleicht auch eine Rolle.
Naja, etwas nichtleitendes und nicht ferromagnetisches kann mit einem magnetischen Feld kaum interagieren.
Nee mit Holz wird das nix, wenn es trocken ist. Aber ob zwischen Stahl oder Kupfer ein so großen Unterschied besteht?
Durchaus, ja. Bei Stahl sowieso da dieser ferromagnetisch ist. Aber sogar zwischen Kupfer und Aluminium gibt es einen merklichen Unterschied, obwohl beide Metalle ziemlich gut leiten. Kannst dir ja mal meine Antwort und die Kommentare darunter durchlesen.
Danke für die Antwort, das war schonmal hilfreich. Aber was ich immer noch nicht verstehe ist, wenn jetzt mal ferromagnetische Materialen außenvor nimmt, dass die Leitfähigkeit irgendwie einen ganz anderen Effekt hat, als ich dachte. Denn es ist anscheinend so: der Sensor erkennt ein Material anscheinend um so schlechter so leitfähiger es ist. Den kleinsten Schaltabstand hat nämlich Kupfer, dann kommt Alu, Messing und schließlich Stahl. Das kriege ich noch nicht in meinen Kopf rein.