Sensortechnik Induktive Ganzmetallsensoren für die harten Fälle

Ganzmetallsensoren arbeiten auch bei tropischen Bedingungen in industriellen Kompostierern zuverlässig – trotz Staub, Feuchtigkeit und Temperaturen bis 75 °C.

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Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

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microsonic GmbH

Contrinex AG

Bei der professionellen Kompostierung, Abfallaufbereitung und Bodensanierung kommt dem effizienten Umsetzen – dem Auflockern, Wenden und Belüften der organischen Materialien – wesentliche Bedeutung zu. Spezielle Geräte wie der Dreiecksmietenumsetzer der Eggersmann Anlagenbau Backhus übernehmen diese Bearbeitung und sorgen damit für eine schnelle Trocknung, den optimalen Verlauf der Verrottung und eine sichere Hygienisierung der Stoffe. Die Spezialgeräte setzen dabei in der Stunde zwischen 500 und 6.800 m³ Erde um.

In der neuesten Generation seiner Dreiecksmietenumsetzer – die 21er Serie – setzt Backhus zur Drehzahlüberwachung auf induktive Sensoren mit einem Ganzmetallgehäuse. Dabei zählt der Näherungsschalter die an ihm vorüberziehenden Zähne einer mechanischen Scheibe. Aus der Anzahl der Zähne pro Sekunde berechnet die Steuerung letztendlich die Drehzahl.

Was sich einfach anhört, hat seine Tücken. Denn die Bedingungen, unter denen der Sensor einwandfrei funktionieren muss, sind hart. Neben permanenten Vibrationen und Erschütterungen ist der induktive Sensor dauerhaft Staub, Feuchtigkeit und Temperaturen von 70 °C bis 80 °C ausgesetzt. Darüber hinaus sitzt das Gerät im Rotor und damit an einer nur schwer zugänglichen Stelle in der Maschine. Der Sensor muss also sehr langlebig und wartungsarm sein, um zeitintensive Reparaturarbeiten zu vermeiden.

„Als wir 2009/2010 die neue Serie entwickelten, war die Drehzahlüberwachung mittels Sensor eine neue Funktion, die es so bisher in unseren Umsetzern noch nicht gab. Wir brauchten daher einen Sensor, der bei den herrschenden Kompostierbedingungen dauerhaft zuverlässig funktioniert“, erklärt Jens Kröger, Teamleiter Elektrotechnik bei Backhus.

Gemeinsam mit seinen Kollegen aus der mechanischen Konstruktion entschied er sich daher für Ganzmetallsensoren aus V4A vom Typ DW-LS-703-M12 des Schweizer Sensorikspezialisten Contrinex. „In der Bauform M12 war die Ganzmetallausführung damals etwas Besonderes. Einzig Contrinex konnte uns die gewünschten Sensoren zur Verfügung stellen“, erinnert sich Kröger. Er wählte die Sensorvariante mit Stecker, damit sich – sollte es doch einmal erforderlich sein – ein Austausch schnell bewerkstelligen ließe.

Gegenüber vergleichbaren induktiven Sensoren mit einer aktiven Fläche aus Kunststoff sind Ganzmetallsensoren deutlich robuster und vor allem langlebiger. Gefertigt aus einem einzigen Edelstahlstück besitzen sie weder Deckel noch Kappen oder Schweißnähte. Eine solide V4A-Edelstahlwand bildet die Aktorfläche und schützt die empfindliche Elektronik. Das einteilige Gehäuse mit einer Wandstärke von 0,5 bis 1 mm gewährleistet eine Beständigkeit gegenüber Stößen sowie nahezu jeglicher Belastung durch Hitze, Schmutz, Gase oder Flüssigkeiten wie Öl, Wasser, Reinigungsmittel.

Die Ganzmetallsensoren arbeiten trotz ihres Metallgehäuses verlustfrei

Dafür, dass die Ganzmetallsensoren trotz ihres Gehäuses aus leitfähigem Metall verlustfrei arbeiten, sorgt das von Contrinex entwickelte Condet-Verfahren. Es funktioniert prinzipiell wie ein gewöhnlicher Transformer und verzichtet auf Oszillatoren, Mehrspulensysteme oder stabil zu haltende Schwingkreise. Folgerichtig spielen Größen wie Schwingkreisgüte oder Vordämpfung keine Rolle.

Darin besteht ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens, denn Energieverluste im Feld, wie sie beim konventionellen Sensor ausgewertet werden, unterliegen zahlreichen unerwünschten Umgebungs- und Materialeinflüssen.

„Alles, was vom herkömmlichen Induktivverfahren geblieben ist, ist ein elektromagnetisches Wechselfeld mit all seinen Eigenschaften“, erklärt Norbert Matthes, Produktmanager Sensorik bei der Contrinex Sensor. Während des Sendestromimpulses dient die einfache Spule hinter der aktiven Fläche zunächst als Primärwicklung. Der Impuls erzeugt vor der Spule ein Magnetfeld und induziert im zu erfassenden leitfähigen Objekt eine Spannung wie in einer Sekundärwicklung. Es fließt ein Strom. Nach dem abrupten Abschalten des Sendestromimpulses verwandelt sich das zu detektierende Objekt in die Primärwicklung. Der Stromfluss klingt ab und induziert dadurch in der sensorseitigen Spule, die jetzt die Funktion der Sekundärwicklung übernimmt, eine Spannung, die von der Sensorelektronik ausgewertet wird.

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