Wegsensoren Kapazitive Wegsensoren bleiben auch bei Staub und Hitze cool

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Stefan Stelzl* / Jan Vollmuth

Wer nach absoluter Präzision sucht, der kommt an kapazitiven Wegsensoren nicht vorbei. Sie gehören zu den genauesten Messsystemen für Weg, Abstand und Position bei Auflösungen weit unter einem Nanometer. Dazu zeigen sie sich robust gegen äußere Einflüsse.

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Verformungsmessung einer Bremsscheibe.
Verformungsmessung einer Bremsscheibe.
(Bild: Micro-Epsilon Messtechnik)

Das kapazitive Messverfahren erfasst nicht nur Weg, Abstand und Position sehr genau, sondern auch Temperaturen: Der Temperaturbereich erstreckt sich von -270 °C bis 270 °C. Ein weiterer Vorteil ist die berührungslose und somit gleichzeitig verschleißfreie Messung, denn zwischen Sensor und Messobjekt muss sich ein Spalt befinden. Dadurch wirkt keine Kraft auf Sensor oder Messobjekt. Der Capa NCDT (capacitive Non-Contact Displacement Transducer) von Micro-Epsilon z.B. ist zudem schnell: Rasche Bewegungen oder Bewegungsabläufe werden zuverlässig, aber auch mit höchster Geschwindigkeit erfasst.

Funktioniert wie ein Plattenkondensator

Das Prinzip der kapazitiven Wegmessung basiert auf der Wirkungsweise des idealen Plattenkondensators. Sensor und das gegenüberliegende Messobjekt bilden die beiden Plattenelektroden. Durchfließt ein Wechselstrom mit konstanter Amplitude den Sensorkondensator, so ist die Amplitude der Wechselspannung am Sensor dem Abstand der Kondensatorelektroden proportional. Die Wechselspannung wird demoduliert und z.B. als Analogsignal ausgegeben.

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Berührungslose Weg- und Abstandssensoren sind oft zentrale Elemente in Maschinen und Anlagen. Sie überwachen Bewegungen, Toleranzen von Teilen oder werden zum Regeln von Prozessen eingesetzt. Vielfältig sind die zu messenden Parameter: Schwingung, Auslenkung, Spiel, Position, Verkippung, Ebenheit, Profil, Verformung, Spalt, Hub, Rundheit, Dicke, Verschiebung, Kontur, etc. Genauigkeit, Stabilität, Auflösungsvermögen und Geschwindigkeit sind dabei die wichtigsten Eigenschaften.

Wegmessung leitender Messobjekte

Capa-NCDT-Systeme werden zur Wegmessung von leitenden Messobjekten wie Metallen, Graphit, Silizium oder Wasser eingesetzt. Außerdem sind Weg- und Dickenmessung von Isolatoren möglich. Zweiseitige Dickenmessungen werden mit mindestens einem Sensorpaar durchgeführt, das in einer Achse zueinander montiert ist. Dieses Sensorpaar misst synchron auf das Messobjekt. Die Differenz der Messergebnisse (C-A-B) ergibt die Messobjektdicke.

Der spezielle Sensoraufbau mit Schutzring, das triaxiale Sensorkabel und die Controllertechnologie wurden von Micro-Epsilon ideal aufeinander abgestimmt. Capa-NCDT-Controller zeichnen sich besonders durch einfache Bedienung und Kompatibilität aus. Die Capa-NCDT-Komponenten sind komplett tauschbar, ohne dass eine aufwendige Kalibrierung erforderlich ist. Das Einstellen über Jumper oder Drehregler entfällt. Der Austausch von Sensoren, Kabel oder Controller erfolgt in Sekunden. Da alle Komponenten zueinander passen, können auch Sensoren mit unterschiedlichen Messbereichen einfach und schnell am Controller angeschlossen werden. Das Einstellen und Parametrieren des Controllers erfolgt via Webbrowser.

Micro-Epsilon entwickelt seit über 45 Jahren Sensoren und Messsysteme. Die Umsetzung kundenspezifischer Sensoren erfolgt aus einer Hand, von der Anwendungsberatung über Konzeption und Entwicklung bis hin zu Herstellung und Service. Das Ergebnis ist eine zuverlässige Partnerschaft zwischen Hersteller und Anwender und eine nachhaltige technische Beratung, die Stabilität und Effizienzsteigerung der Prozesse fokussiert. Oft angefragte Änderungen gelten z.B. Bauformen, Messobjektabstimmungen oder Messbereiche sowie Sensoren mit integriertem Controller. (jv)

* Dipl.-Ing. Stefan Stelzl, Produktmanager Sensorik, Micro-Epsilon Messtechnik, Ortenburg

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