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Näherungsschalter Induktiver Näherungsschalter im Miniaturformat

| Redakteur: Jan Vollmuth

Der weltkleinste Induktivsensor MiniMini von Contrinex ist mit nur 3 mm Durchmesser bei 12 mm Länge und 2,6 mm Kabelanschlussdurchmesser der Primus seiner Klasse.

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Mit einem Durchmesser von nur 3 mm und einer Länge von lediglich 12 mm ist der MiniMini von Contrinex der kleinste Induktivsensor der Welt.
Mit einem Durchmesser von nur 3 mm und einer Länge von lediglich 12 mm ist der MiniMini von Contrinex der kleinste Induktivsensor der Welt.
(Bild: Contrinex)

Steuerungen in der modernen Automatisierungstechnik sind zwingend auf die Signale von Sensoren angewiesen, um Positionen oder Bewegungen erfassen zu können. Da bei mobilen Anwendungen mit begrenztem Bewegungsfreiraum Anfangs- bzw Endpunkte fix vorgegeben sind, ist ein Näherungs- oder Endschalter hier das Mittel der Wahl.

Gerade in der Robotik und im Handlingbereich, aber auch in der Pharmaindustrie oder bei der Produktion elektronischer Bauteile ist der Trend zur Miniaturisierung ungebrochen. Das spart zum einen Ressourcen und Platz, zum anderen verbessert eine kleinere Bauform mit geringer Masse die Dynamik der bewegten Teile. Diesem Trend müssen sich auch die Sensoren anpassen.

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Auf dieser Basis entwickelte Contrinex nun einen induktiven Subminiatursensor: Der MiniMini kommt dem allgemeinen Trend hin zu kompakten Geräten entgegen. Schaltabstand, Reaktionsgeschwindigkeit und Schutzart entsprechen den gewohnten Werten der größeren Ausführungen. So lassen sich die Winzlinge auch leicht in bestehende Anlagen integrieren, ohne dass wesentliche Änderungen im Konzept notwendig wären.

Der neue Sensor misst 12 mm in der Länge bei lediglich 3 mm Durchmesser. Um in diesem kleinen Bauvolumen die komplexe Sensorik unterzubringen, entwickelten die Ingenieure die Elektronik von Grund auf neu. Durch den Einsatz der Mixt-Signal-ASIC-Technik konnten Bauteile eingespart werden, da sie z.B. die Verarbeitung analoger Signale mit digitaler Rechenleistung auf einem Chip kombiniert. So werden die bisherigen analogen Bauteile überflüssig; Bauteilkosten und Bestückungsaufwand reduzieren sich entsprechend.

Das geringe Bauvolumen mit höchster Packungsdichte wirkt sich aber auch auf den Wärmehaushalt des Sensors aus. Um die Wärmeentwicklung in Grenzen zu halten, legten die Entwickler von Anfang an Wert auf eine möglichst geringe Leistungsaufnahme bei hoher Funktionalität des ASICs.

Kompletter Verzicht auf Bonding im Sensor

Ein weiterer Baustein zum Erfolg war der komplette Verzicht auf Bonding im Sensor und die Umstellung auf 0201 (0,6 mm x 0,3 mm) Komponenten statt der bisherigen Standardgröße 0402 (1,02 mm x 0,5 mm). Nicht zuletzt spielte auch die Gestaltung der Sensorhülle eine entscheidende Rolle. Sie muss einerseits die Wärme gut abführen, andererseits Umwelteinflüsse sicher abschirmen und trotzdem gut durchlässig für die magnetischen Feldlinien sein. In der Praxis ergab das dann ein Edelstahl-Gehäuse mit Kunststoffkappe für normale und mit Keramikkappe für erschwerte Bedingungen.

Der neue MiniMini ist in seiner Klasse mit nur 3 mm Durchmesser und 2,6 mm Kabelanschlussdurchmesser bisher weltweit einzigartig. Er überzeugt durch eine Schaltfrequenz von 8 kHz und ist im Bereich von -25 °C bis 70 °C einsatzbereit. Die Standardversion mit Kunststoffkappe erlaubt Schaltabstände bis 1 mm, die Ausführung mit robuster Keramikkappe erreicht 0,8 mm Schaltabstand, ist bis zu 200 bar druckfest und entspricht Schutzart IP68/IP69K. Das Gehäuse wird in beiden Fällen aus V2A gefertigt, das Anschlusskabel ist mit widerstandsfähigem PUR ummantelt.

IO-Link als Standardfunktion

Der Betriebsspannungsbereich entspricht mit 10 bis 30 VDC den gängigen Werten induktiver Sensoren, der Ausgangsstrom darf bis zu 100 mA betragen. Neben diesen Werten bietet die Elektronik zusätzlich als Standardfunktion einen IO-Link.

Die hohe Genauigkeit in der Serienfertigung erlaubt schon von Grund auf geringste Toleranzen bei Schaltabstand oder anderen Kenngrößen. Kalibriert wird der Sensor direkt nach der Produktion im Werk über das ASIC. Das ergibt insgesamt eine sehr geringe Exemplarstreuung.

Die geringe Baugröße erleichtert dabei die Integration auch bei sehr kompakten Geräten und reduziert die trägen Massen in beweglichen Bauteilen. Damit entsprechen die MiniMinis dem Trend zur Miniaturisierung ebenso wie z. B. sie die Entwicklung dynamischer Robotik oder Pick `n Place Lösungen unterstützen. (jv)

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