Näherungsschalter Der Sensor, der sich nicht austricksen lässt

Künftig werden Sensoren nicht einfach nur Impulse empfangen und weitergeben: Neue Geräte sind vielmehr in der Lage, auf verschiedene Impulse unterschiedlich zu reagieren. Ein erfolgreicher Einsatz in einer Schuhputzmaschine zeigt die Industrietauglichkeit.

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„Die Zukunft gehört intelligenten Sensorsystemen“, so Jörg Wittkugel. Für den Produktmanager im Geschäftsbereich Sensortechnik der Bernstein AG steht fest: Statt einfacher Sensorik, die einen Impuls empfängt und als Signal weitergibt, wird es bei vielen Anwendungen zukünftig Geräte geben, die auf verschiedene Impulse unterschiedlich reagieren. Neue Softwarelösungen werden neue Hardwarelösungen ablösunge.

Die Technologie des Smart-Sensors lässt sich auf alle Sensorik-Technologien übertragen. Die Verbindung herkömmlicher induktiver, kapazitiver, optischer oder magnetischer Basistechnologie mit Mikroprozessortechnik schafft völlig neue Anwendungsfelder.

Näherungsschalter regelt seine Empfindlichkeit selbst nach

Einer dieser intelligenten Sensoren ist der kapazitive Näherungsschalter KCN-T30NS, der seine Empfindlichkeit selbst nachregelt. Wird er beispielsweise von Schmutz bedeckt, regelt er seinen Schwellwert nach und reagiert weiterhin auf die Bewegungen einer Hand.

Dass diese Technik funktioniert, zeigt die Applikation der Maschinenfabrik Heute, die sich auf die Herstellung von Schuhputz- und Reinigungsautomaten spezialisiert hat. Das Unternehmen suchte eine Alternative zum herkömmlichen Schalter an Schuhputzautomaten.

Steffen Moersch, leitender Mitarbeiter, fand, dass eine zeitgemäße Schalttechnik die Funktionalität der Automaten verbessern könnte, zumal Hoteliers gelegentlich über Schäden und Manipulationen an den Schaltern klagten. „Je nachdem wie stark die Geräte beansprucht werden, kann es bei Fußschaltern in der Bodenwanne vorkommen, dass sich Dreck in die Mechanik setzt und den Schaltvorgang behindert“, erläutert er. „Mitunter gibt es Scherzbolde, die den Schalter blockieren und so einen Dauerlauf des Automaten auslösen. Ganz Hartgesottene lassen ihre Wut mit einem Tritt gegen den Schalter aus, der bei so einer Attacke oft zu Bruch geht und ersetzt werden muss.“

Jeder Schuh ist anders - trotzdem muss der Sensor auslösen

Jörg Wittkugel erarbeitete gemeinsam mit Matthias Bäcker, Gebietsleiter von Bernstein, und Steffen Moersch sowie Heute-Geschäftsführer Christian Löwe ein Pflichtenheft, das die Anforderungen an den neuen Sensor klar definierte. „Wir hatten zwar jede Menge Erfahrungen, wenn immer gleiche Gegenstände in den Schaltbereich eines Sensors kommen, aber in diesem Fall war es schwieriger“ erinnert sich Wittkugel. „Jeder Schuh ist anders, mal Gummi, mal Leder, mal Kunststoff. Er kann nass oder trocken sein, soll aber in jedem Fall den Sensor auslösen.“

Aus diesen Spezifikationen ergab sich das zukünftige Profil des Sensors: Er sollte jeden Schuh berührungslos erfassen, sollte vandalismussicher, gegen Verschmutzung unempfindlich und mit einer Zeitschaltung für den Motorlauf gekoppelt sein. „Das schwierigste Problem war die Fähigkeit zur Selbstkompensation“, erinnert sich Wittkugel. Schnell wird klar, dass der kapazitive Sensor intelligent sein muss, um diese Aufgabe zu bewältigen.

Selbst der verschmutzte Sensor erkennt einen Schuh

Es entstand schließlich eine Sensorelektronik, die nach einer gewissen Zeit den Motor abschaltet, wenn es keine Veränderung im Sensorfeld gibt. „Die Elektronik durchläuft eine Prüfroutine. Stellt sie fest, dass die Situation am Sensor statisch ist, schaltet sie den Motor ab“, erläutert Wittkugel. Doch der eigentliche Clou ist, dass der Sensor sofort wieder aktiv wird, wenn sich etwas ändert. Selbst der verschmutzte Sensor erkennt einen Schuh und schaltet über die Steuerung den Motor wieder ein.

Ob es sich nun um schlichten Schmutz, Nässe oder ein Kaugummi handelt: Die Elektronik schaltet den Motor ab, wenn sich innerhalb eines bestimmten Zeitraums nichts im Sensorfeld tut. Der Sensor lernt bestimmte störende Einflüsse zu ignorieren und macht einfach seinen Job.

Wittkugel sieht für die Smart-Sensor-Technologie viele neue Anwendungsbereiche, beispielsweise in der Hygienetechnik, in der Automatisierungsbranche oder im Anlagenbau. Durch die Programmiermöglichkeit von Mikroprozessoren können Schaltpunkte, Schaltzeiten, Hysteresen und Betätigungsarten per Software eingestellt werden.

*Holger Hartwig von der Hartwig Marketing Services, Minden, hat den Beitrag für die Bernstein AG, Porta Westfalica, erstellt.

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