Näherungssensor
Ein Näherungssensor reagiert auf die bloße Annäherung eines Objektes. Eine direkte Berührung ist also nicht notwendig, um ein Signal auszulösen. Diese Sensoren werden zum Beispiel in der Fabrikautomation eingesetzt. Sie können unter anderem zur Positionsbestimmung von Werkstücken oder Werkzeugen dienen. Näherungssensoren verhindern auch Kollisionen von Maschinen oder Fabrikationsteilen. Sie vermeiden Unfälle und können auf automatische Weise wichtige Sicherheitsmaßnahmen auslösen und zwar lange bevor der Mensch die Gefahr überhaupt bemerkt.
Im Zuge der Digitalisierung erweitern sich die Einsatzbereiche. Die Preise von High-Tech-Sensoren sind heute deutlich günstiger als noch vor wenigen Jahren. Deshalb sind sie heute in vielen alltäglichen Situationen anzutreffen. Näherungssensoren öffnen Automatiktüren von Geschäften oder sorgen im öffentlichen Nahverkehr dafür, dass kein Fahrgast in der sich schließenden Tür des Busses eingeklemmt wird. Nicht zuletzt wären Zukunftsprojekte wie „Smart Factories“ oder „Smart Cities“ ohne Näherungssensoren ganz und gar undenkbar ohne Annährungssensoren.
Es gibt unterschiedliche Formen von Näherungssensoren. Die funktionieren auf verschiedene Weise. Hier einige Beispiele:
Der induktive Sensor
Ein induktiver Sensor kann Objekte aus Metall erkennen, weil sie elektrisch leitfähig sind. Der induktive Sensor verfügt über einen Oszillator. Dieser Oszillator erzeugt ein elektromagnetisches Feld. Das Feld wird durch die spezifische Bauweise ganz gezielt in eine bestimmte Richtung gelenkt. Eine Auswerteeinheit beobachtet des Magnetfeldes genau und reagiert auf jede Veränderung daran.
Allerdings kann ein induktiver Sensor ausschließlich auf metallische Materialien reagieren. Das bedeutet, dass diese Form von Sensoren nicht in allen Bereichen eingesetzt werden kann. Allerdings hat ein induktiver Sensor auch einen Vorteil: Er ist üblicherweise etwas preisgünstiger als andere Sensor-Modelle. In der Fabrikautomation gibt es viele Einsatzmöglichkeiten.
Der kapazitive Sensor
Ein kapazitiver Sensor hat ein viel breiteres Spektrum an Einsatzmöglichkeiten als der induktive. Dem Prinzip nach funktioniert ein kapazitiver Näherungssensor wie ein Kondensator. Wird ein Gegenstand in ein elektrisches Feld eingeführt, verändert sich die Kapazität. Der Sensor reagiert auf diese Veränderung. So erkennt er die Annäherung des Objekts.
Es ist dabei auch nicht wichtig, ob dieses Objekt nun elektrischen Strom leitet oder auch nicht. Sogar Flüssigkeiten werden von einem kapazitiven Näherungssensor erkannt, ebenso körnige und pulverisierte Stoffe. Das können beispielsweise Kunststoffe sein, aber auch Holz oder Stein, Öl, Wasser sowie Zement.
Ultraschall-Sensor
Im Unterschied zu den bereits genannten reagieren Ultraschall-Sensoren nicht auf ein bestimmtes Material. Diese spezielle Form des Näherungssensors sendet ein Ultraschallsignal aus und erfasst dann Objekte anhand der Reflexion dieses Signals. Als Ultraschall bezeichnet man Schall, der Frequenzen oberhalb des menschlichen Hörfrequenzbereichs aufweist. Das sind Frequenzen ab etwa 16 Kilohertz.
Lichtschranke
Eine Lichtschranke ist ein System, das die Unterbrechung eines Lichtstrahls erkennt. Einweg-Lichtschranken bestehen aus einer Lichtstrahlenquelle, die auf der einen Seite als Sender fungiert. Und aus einem Sensor, der die Strahlung am anderen Ende empfängt. Wird das Signal unterbrochen, löst der Sensor sendet ein elektrisches Signal aus. Bei einer Reflexions-Lichtschranke hingegen befinden sich Sender und Empfänger im gleichen Gehäuse.
Mit dieser Sensorik können automatische Vorrichtungen bewegte Objekte ohne Berührung detektieren. Ein solcher Näherungssensor kann zum Beispiel an selbsttätig schließenden Türen angebracht werden. Beim Schließen oder Öffnen der Tür kann der Sensor Hindernisse erkennen. Eine Lichtschranke kann aber auch unbefugte Eindringlinge erkennen und einen Alarm auslösen.