Die kapazitiven Sensoren von Micro-Epsilon basieren auf dem Prinzip des idealen Plattenkondensators. Das elektrische Feld befindet sich hier ausschließlich zwischen den beiden leitenden Objekten im aktiven Messbereich, also zwischen dem Sensor und dem leitfähigen Messobjekt. Diese Sensoren sind in unterschiedlichen Ausführungen verfügbar. Die zylindrische Bauform ist die geläufigste Bauform. Neben der zylindrischen Bauform werden auch Flachsensoren angeboten, die einen wesentlich geringeren Bauraum erfordern. In der Platinenausführung sind kapazitive Sensoren zur Integration in schmale Einbauumgebungen geeignet. Die Sensoren des Herstellers sind mit einer Höhe von 14 bzw. 25mm erhältlich und verfügen über einen Miniatur-Triaxial-Stecker. Kabel, Sensor und Stecker sind hier nahezu gleich groß. Der Stecker ist mit nur 3,6mm etwa um den Faktor drei kleiner als herkömmliche Stecker. Eine Integration des Sensors in Maschinen und Anlagen mit besonders engen Bauräumen wird dadurch vereinfacht. Die Spiralummantelung für die eingesetzten Kabel bietet zusätzlichen Schutz vor Beschädigungen.
Sensorsysteme für industrielle Anforderungen
Das CapaNCDT 61×0/IP ist ein kapazitives Wegmesssystem, das zur Qualitätssicherung in Produktionsprozessen sowie zur Maschinen- und Anlagenregelung entwickelt wurde. Das nach Schutzart IP68 klassifizierte Messsystem wird für zahlreiche industrielle Messaufgaben eingesetzt. Es ist unempfindlich bei Temperaturschwankungen und Magnetfeldern. Es wurde speziell für industrielle Messaufgaben konzipiert, in denen hohe Präzision vorausgesetzt wird. Eingesetzt wird es zur berührungslosen Messung von Größen wie Weg, Abstand, Auslenkung, Ausdehnung und Durchbiegung auf leitfähigen Messobjekten. Das System besteht aus einem Sensor, einem Sensorkabel sowie einem Controller und ist aufgrund der werksseitigen Kalibrierung einsatzbereit. Auch bei einem nachträglichen Sensortausch ist eine Neukalibrierung nicht erforderlich. Die Datenausgabe erfolgt über Strom oder Spannung bzw. die digitale RS485-Schnittstelle. Das Alu-Druckgussgehäuse schützt den Controller zudem vor Staub und Feuchtigkeit. Auch das Sensorkabel ist robust aufgebaut. Es gewährt Trittsicherheit und Temperaturbeständigkeit. Die Kabellänge ist auf große Abstände für bis zu 8m ausgelegt. Mehr als 15 verschiedene Sensormodelle erlauben den Einsatz in verschiedenen Messaufgaben. Mit Platinen-, Zylinder- und Gewindesensoren stehen drei verschiedene Sensortypen zur Verfügung, aus denen je nach Einbausituation ausgewählt werden kann.
Die kapazitiven Sensoren von Micro-Epsilon sind außerdem langzeitstabil aufgebaut, weil keine Komponenten genutzt werden, die die Lebensdauer einschränken. Eine weitere Stärke ist die Kombinationsvielfalt. Jeder kapazitive Sensor kann ohne aufwendige Kalibrierung mit einem beliebigen Controller von Micro-Epsilon verwendet werden. Über die verschiedenen Schnittstellen wie Analog, Ethernet und Ethercat wird eine Anbindung an moderne Maschinen und Anlagen ermöglicht. Einstellungen lassen sich über das benutzerfreundliche Webinterface vornehmen. Werden Sensoren in Bereichen eingesetzt, wo sie in hohem Maße Erschütterungen ausgesetzt sind, so bieten Gewindesensoren eine geeignete Einbaumöglichkeit. Diese sind fest mit der jeweiligen Maschine verschraubt und verhindern ein verrutschen des Sensors bei starker Vibration.
Präzision durch triaxialen Aufbau
Im Gegensatz zu herkömmlichen kapazitiven Sensoren sind sie nicht koaxial, sondern triaxial aufgebaut. Dies bedeutet, dass der Kondensator neben dem Gehäuse noch zusätzlich von einem gesondert gespeisten Schutzring zwischen Kondensator und Gehäuse umgeben ist, welcher ein elektrisches Feld erzeugt. Zwischen der Messelektrode und der Objektoberfläche entsteht dadurch ein homogenes Feld. Eine Ausbreitung auf andere leitfähige Objekte in der Nähe oder auf andere Bereiche des Targets wird durch das Schutzfeld um die Messelektrode unterbunden. Somit wird verhindert, dass andere Objekte die Messung beeinflussen. Dieser triaxiale Aufbau macht die Sensoren robuster und deutlich genauer. Die Linearität ist wesentlich höher und Störungen des Messfeldes werden zuverlässig verhindert. Zudem können diese Sensoren bündig in leitende Materialien eingebaut werden, ohne Messfehler zu erzeugen.
Luftspaltmessung in großen Elektromotoren
Die Vorteile der industrieoptimierten Sensoren zeigen sich u.a. bei großen Elektromotoren. Der Rundlauf muss hier ständig überprüft werden. Die Motoren mit Durchmessern von über 10m nehmen großen Schaden, wenn der Rotor den Stator berührt. Daher wird der sogenannte Läuferspalt, der Abstand zwischen Rotor und Stator, durch kapazitive Wegsensoren ständig überwacht. Die wechselnden magnetischen Felder haben dank des triaxialen Aufbaus und der Verwendung von nicht-magnetischen Materialien wie Titan oder Edelstahl keinen Einfluss auf das Messergebnis. Aufgrund des berührungslosen Messprinzips besteht auch keinerlei physische Einwirkung auf Sensor oder Messobjekt, wodurch sich Langzeitstabilität ergibt.
