Drehzahlsensoren für Maschinen und IoT-Anwendungen
Ein Drehzahlsensor misst die Umdrehungen pro Minute rotierender Bauteile wie Wellen, Motoren und Getriebe. Er tastet Zähne, Nocken oder Markierungen berührungslos ab, induktiv, magnetisch oder optisch, und gibt Impulse oder einen Drehzahlwert aus. Im IoT-Stack liefert er die Grundlage für Stillstands-, Schlupf- und Lastüberwachung.
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Wer es anbietet
Drehzahlsensoren im Praxiseinsatz
Für diese Kategorie stellen wir die Hersteller gerade zusammen. Wer was im Einsatz hat, erfährst du im Anwenderkreis.
Worauf du achtest
So messen Drehzahlsensoren
Drehzahlsensoren erfassen eine wiederkehrende Markierung an einem rotierenden Teil und leiten daraus die Drehzahl ab. Induktive Sensoren tasten die Zähne eines Zahnrads, Schraubenköpfe oder Nocken auf einer Welle ab. Magnetische Sensoren auf Basis des Hall-Effekts oder magnetoresistiver Elemente reagieren auf Zähne aus ferromagnetischem Material oder auf Magnete. Optische Sensoren arbeiten mit einer Lichtschranke und Schlitzscheibe oder mit einer Reflexmarke auf der Welle. Aus der Impulsfrequenz und der Anzahl der Markierungen pro Umdrehung ergibt sich die Drehzahl in U/min.
Man unterscheidet passive und aktive Sensoren. Passive induktive Sensoren arbeiten mit Permanentmagnet und Spule und erzeugen selbst eine Wechselspannung, deren Höhe mit der Drehzahl steigt, und brauchen eine Mindestdrehzahl. Aktive Sensoren werden mit Spannung versorgt, liefern ein sauberes Rechtecksignal und erfassen auch sehr langsame Bewegungen bis nahe an den Stillstand.
Ein einfaches Rechenbeispiel: Tastet ein Sensor ein Zahnrad mit 60 Zähnen ab und misst 1.500 Impulse pro Sekunde, dreht sich die Welle mit 1.500 Umdrehungen pro Minute. Je mehr Zähne, desto feiner die Auflösung bei niedrigen Drehzahlen. Gleichzeitig steigt die Impulsfrequenz, die Sensor und Auswertung verarbeiten müssen.
Abgrenzung zu Encodern und Drehzahlwächtern
Encoder liefern neben der Drehzahl auch die absolute oder inkrementelle Winkelposition und werden für Positionieraufgaben eingesetzt. Wer nur wissen muss, ob und wie schnell sich etwas dreht, kommt mit einem Drehzahlsensor einfacher und günstiger aus. Drehzahlwächter gehen einen Schritt weiter: Sie vergleichen die gemessene Drehzahl mit einem eingestellten Grenzwert und schalten bei Unter- oder Überschreitung, etwa wenn ein Förderband rutscht.
Worauf man bei der Auswahl achtet
Wichtig sind der erfassbare Frequenzbereich, der Abstand zum Messobjekt, das Material der Zähne und der Ausgang: Impulssignal, Analogwert oder IO-Link. Sensoren mit IO-Link übertragen die Drehzahl direkt als Messwert und lassen Grenzwerte im Sensor einstellen. Wird die Drehrichtung benötigt, braucht man zwei versetzte Signale. Für Sicherheitsfunktionen gibt es zertifizierte Drehzahlwächter. Typische Lösungsbeispiele sind Schlupfüberwachung an Förderanlagen, Stillstandserkennung an Pumpen und Lüftern sowie die Lastanalyse an Getrieben.
Häufige Fragen zu Drehzahlsensoren
Wie funktioniert ein induktiver Drehzahlsensor?
Ein induktiver Drehzahlsensor erkennt metallische Zähne, Nocken oder Schraubenköpfe, die an seiner aktiven Fläche vorbeilaufen. Jeder Zahn erzeugt einen Impuls. Aus der Impulsfrequenz und der Zähnezahl pro Umdrehung berechnet die Auswertung die Drehzahl. Die Messung erfolgt berührungslos und verschleißfrei, weshalb der Sensor auch unter Öl, Staub und Vibrationen zuverlässig arbeitet.
Was ist ein Drehzahlwächter?
Ein Drehzahlwächter überwacht, ob eine Drehzahl innerhalb eines eingestellten Bereichs liegt, und schaltet bei Abweichung einen Ausgang. Er erkennt so Unterdrehzahl, Überdrehzahl oder Stillstand, zum Beispiel bei rutschenden Förderbändern, gerissenen Keilriemen oder blockierten Schnecken. Es gibt ihn als Sensor mit integrierter Auswertung oder als separates Auswertegerät für einen vorhandenen Impulsgeber.
Wie misst man die Drehzahl mit einem Hallsensor?
Ein Hallsensor reagiert auf Änderungen eines Magnetfelds. Für die Drehzahlmessung läuft ein Magnet oder ein ferromagnetisches Zahnrad am Sensor vorbei, jeder Durchgang erzeugt einen Impuls. Weil der Hallsensor aktiv versorgt wird, liefert er ein Rechtecksignal mit gleichbleibender Höhe, unabhängig von der Geschwindigkeit. Dadurch erfasst er auch sehr langsame Drehungen bis nahe an den Stillstand.
Wann setzt man einen optischen Drehzahlsensor ein?
Optische Drehzahlsensoren eignen sich, wenn am Messobjekt keine metallischen Zähne vorhanden sind oder ein größerer Abstand nötig ist. Sie erkennen eine Reflexmarke auf der Welle oder die Schlitze einer Lochscheibe. Damit lassen sich auch Kunststoffteile und schnell drehende kleine Wellen erfassen. Staub, Nebel und Verschmutzung der Optik können die Messung beeinträchtigen.
Was ist der Unterschied zwischen aktivem und passivem Drehzahlsensor?
Ein passiver Drehzahlsensor kommt ohne Versorgungsspannung aus und erzeugt selbst eine Wechselspannung, wenn Zähne vorbeilaufen. Deren Höhe steigt mit der Drehzahl, bei sehr langsamer Bewegung ist das Signal zu schwach. Ein aktiver Sensor, etwa mit Hall-Element, wird versorgt und liefert ein Rechtecksignal mit konstanter Amplitude. Er misst auch sehr niedrige Drehzahlen zuverlässig.
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