IoT Use Case

Positionssensoren für IoT-Anwendungen in der Industrie

Ein Positionssensor erfasst, ob sich ein Objekt an einer definierten Stelle befindet, oder misst seine Lage entlang eines Weges. Näherungsschalter liefern ein Schaltsignal, Wegsensoren einen kontinuierlichen Messwert. Mit IO-Link oder Funkanbindung werden daraus Daten für Zustandsüberwachung, Zykluszählung und Prozessanalyse.

  • Co-Founder & CTO/CPO, Greenlyte Carbon Technologies
  • Magna Exteriors (Meerane) GmbH, Leiter Automatisierung, Magna

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Wer es anbietet

Positionssensoren im Praxiseinsatz

1 Hersteller aus unserem Partnernetzwerk mit 27 Lösungsbeispielen. Zuerst die, deren Einsatz in dieser Kategorie am häufigsten belegt ist.

Wofür es eingesetzt wird

Wofür und womit sie eingesetzt werden

Ausgewertet aus den Lösungsbeispielen dieser Hersteller: die häufigsten Use Cases und die Technologien, die ihre Lösungen sprechen.

Use Cases

Worauf du achtest

Was Positionssensoren erfassen

Positionssensoren gibt es in zwei Grundformen. Näherungsschalter melden binär, ob ein Objekt an einer bestimmten Stelle ist, etwa ob ein Greifer geschlossen oder ein Werkstück eingelegt ist. Wegsensoren messen dagegen kontinuierlich, wie weit sich ein Schlitten, Kolben oder Hebel bewegt hat. Je nach Aufgabe kommen unterschiedliche Messprinzipien zum Einsatz: Induktive Sensoren erkennen metallische Objekte berührungslos und sind sehr robust. Kapazitive Sensoren erfassen auch Kunststoff, Holz oder Flüssigkeiten. Magnetische Sensoren auf Basis des Hall-Effekts reagieren auf einen Magneten, zum Beispiel am Kolben eines Pneumatikzylinders. Optische Sensoren wie Lichtschranken oder Lasertaster überbrücken größere Abstände.

Abgrenzung zu Encodern und Drehzahlsensoren

Encoder, auch Drehgeber genannt, messen die Winkelposition einer Welle und gehören zur rotatorischen Messtechnik. Drehzahlsensoren zählen Impulse pro Zeit und liefern die Umdrehungsgeschwindigkeit. Positionssensoren beantworten dagegen die Frage, wo sich etwas befindet oder ob es angekommen ist. In der Praxis überschneiden sich die Bereiche: Ein induktiver Näherungsschalter, der Zahnflanken abtastet, kann auch als einfacher Drehzahlgeber dienen.

Worauf man bei der Auswahl achtet

Bei Näherungsschaltern zählen Schaltabstand, Bauform (bündig oder nicht bündig einbaubar), Gewindegröße wie M8, M12 oder M18 und der Ausgang, meist PNP oder NPN. Die Anforderungen an Näherungsschalter regelt die Norm DIN EN 60947-5-2. Für den IoT-Einsatz ist IO-Link besonders interessant: Der Sensor überträgt dann neben dem Schaltzustand auch Messwerte, Schaltzähler und Diagnosedaten, etwa eine nachlassende Signalqualität durch Verschmutzung. Wegsensoren gibt es mit Analogausgang (4–20 mA, 0–10 V) oder IO-Link. Schutzart (IP67, in Reinigungsbereichen IP69K) und Temperaturbereich sollten zur Umgebung passen. Ein Sensor mit IO-Link lässt sich zudem aus der Ferne parametrieren, was den Austausch vereinfacht.

Typische Lösungsbeispiele sind die Endlagenüberwachung an Pneumatikzylindern, die Zählung von Werkzeughüben, die Überwachung von Klappen und Türen sowie die Erfassung von Hubwegen an Pressen. Mit vernetzten Positionssensoren lassen sich solche Signale ohne Eingriff in die Steuerung in eine IoT-Plattform übertragen und auswerten.

Häufige Fragen zu Positionssensoren

Wie funktioniert ein induktiver Sensor?

Ein induktiver Sensor erzeugt mit einer Spule ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld vor seiner aktiven Fläche. Nähert sich ein metallisches Objekt, entstehen darin Wirbelströme, die dem Feld Energie entziehen. Die Auswerteelektronik erkennt diese Dämpfung und schaltet den Ausgang. Das funktioniert berührungslos und verschleißfrei, auch bei Staub, Öl oder Vibrationen.

Was bedeutet der Schaltabstand bei einem induktiven Sensor?

Der Schaltabstand ist die Entfernung, bei der der Sensor ein Objekt sicher erkennt. Der im Datenblatt angegebene Nennschaltabstand gilt für eine genormte Messplatte aus Stahl. Bei Aluminium, Kupfer oder Messing verkürzt er sich deutlich, Hersteller geben dafür Korrekturfaktoren an. Bündig einbaubare Sensoren haben einen kleineren Schaltabstand als nicht bündige Bauformen gleicher Größe.

Was ist der Unterschied zwischen induktivem und kapazitivem Sensor?

Induktive Sensoren erkennen nur Metall, kapazitive Sensoren nahezu jedes Material. Der kapazitive Sensor reagiert auf eine Änderung des elektrischen Feldes und erfasst daher auch Kunststoff, Glas, Holz, Granulat oder Flüssigkeiten, teils sogar durch eine Behälterwand hindurch. Induktive Sensoren sind dafür unempfindlicher gegenüber Feuchtigkeit und Verschmutzung und deshalb in der Fertigung die erste Wahl für Metallteile.

Was ist ein Wegsensor?

Ein Wegsensor misst kontinuierlich die Position eines bewegten Teils entlang einer Strecke, anders als ein Näherungsschalter, der nur Ein oder Aus meldet. Verbreitete Prinzipien sind magnetostriktive, induktive und potentiometrische Wegaufnehmer sowie Seilzug- und Laserdistanzsensoren. Der Messwert wird analog als 4–20 mA oder 0–10 V oder digital über IO-Link ausgegeben.

Welche Näherungsschalter eignen sich für Pneumatikzylinder?

Für Pneumatikzylinder werden meist magnetische Näherungsschalter verwendet, oft Zylinderschalter genannt. Sie sitzen in der Nut des Zylinderrohrs und erkennen den Magneten am Kolben durch die Wand hindurch. So lassen sich Endlagen und Zwischenpositionen ohne mechanischen Anbau erfassen. Varianten mit IO-Link oder Analogausgang melden zusätzlich die Kolbenposition über einen Teil des Hubs.

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