Wissenswertes über Neigungssensoren

Neigungssensoren sind elektronische Sensoren, welche die Neigung zu einem Bezug wie zum Beispiel der Lotrichtung messen. Mit ihnen lässt sich die Lage von Bauteilen und Komponenten überwachen und nachvollziehen. Was Sie beim Kauf dieser Sensoren beachten sollten und welche Arten es gibt, erfahren Sie hier.

Was sind Neigungssensoren?

Neigungssensoren erfassen eine Neigung, beziehungsweise einen Winkel in einem Bezugssystem. Dieses System kann zum Beispiel die Erde sein. Auch die Neigung eines Objektes zu einem anderen, wie etwa die eines Magneten, der an ein Gerät angebracht ist, kann dieses Bezugssystem konstruieren.

Je nach Anwendung werden verschiedene Neigungssensoren verwendet. Um beispielsweise Solarpaneele zum Lauf der Sonne auszurichten, werden Beschleunigungssensoren oder Winkelsensoren eingesetzt. Um beispielsweise das Schwingen eines Krans, den Türmen von Windkraftanlagen oder von Maschinenteilen zu messen, werden bevorzugt Vibrationssensoren verwendet. Diese Überwachung von Anlagen ist wichtig, damit beispielsweise ein Kran nicht kippt oder die Rotorblätter eines Windrades nicht aus dem Wind gedreht werden. So werden Beschädigungen vermieden. Schwingung an Maschinenteilen jeglicher Art sind im besten Falle minimal zu halten, um einen langen und wartungsfreien Einsatz zu gewährleisten.

An Neigungssensoren liegt lediglich ein elektrisches Signal an den Anschlüssen an. Um Messwerte zu erhalten, müssen die Signale verarbeitet werden. Dazu können Computer und Mikrocontroller verwendet werden. Zur Verwendung der Sensoren müssen diese eventuell vorher kalibriert werden. Dazu werden die Spannungswerte des Sensors den Neigungswerten anderer Messverfahren zugeordnet.

Arten von Neigungssensoren

Es gibt viele verschiedene Neigungssensoren und ebenso viele Anwendungen, Messprinzipien und Bauformen. Wichtige Neigungssensoren sind:

Beschleunigungssensoren und Vibrationssensoren

Bei Beschleunigungssensoren wird die beschleunigte Bewegung eines Objektes gemessen. Die Fallbeschleunigung der Erde wirkt auf jedes Objekt. Wird diese Beschleunigung in drei Achsen gemessen, so lässt sich die Position beziehungsweise die Neigung ermitteln. Im Sensor drückt eine kleine Masse auf piezoelektrisches Material, welches durch den Druck darauf eine Spannung erzeugt. Mit dem gleichen Messprinzip können Vibrationssensoren Schwingungen erfassen. Mitunter wird zwischen den beiden Begriffen Beschleunigungssensor und Vibrationssensor nicht unterschieden.

Winkelsensoren

Winkelsensoren messen den Neigungswinkel zu einem Objekt. Meist erfolgt die Winkelmessung induktiv und damit kontaktlos mit einem Magneten, welcher zum Beispiel an einen Maschinentisch angebracht ist, um die Neigung einzustellen oder zu überwachen. Der Messbereich dieser Sensoren liegt meist bei 180° und darunter.

Drehzahlsensoren

Drehzahlsensoren finden Sie in Motoren oder an schnell rotierenden Maschinen. Es gibt verschiedene Messprinzipien. Beispielsweise wird die Drehzahl induktiv erfasst, da sich der magnetische Fluss bei Rotation ändert, was einen messbaren Strom induziert. Solche Sensoren werden zur Erfassung der Getriebedrehzahl oder Motordrehzahl eingesetzt.

Sonstige Sensoren

Es gibt noch eine Vielzahl an weiteren verschiedenen Sensoren, da Neigung, Winkel oder Positionen mit verschiedensten Methoden gemessen werden können. Beispielsweise gibt es Neigungssensoren, welche wie ein Schalter auslösen, sobald eine bestimmte Neigung überschritten wird. Dies kann mit einem kleinen Ball im Sensor umgesetzt werden, der bei Neigung einen Schaltvorgang auslöst.

Was ist beim Kauf zu beachten?

Je nach Einsatzort ist es wichtig die Schutzart zu beachten. Bei den technischen Daten finden Sie in der Regel IP-Nummern. IP steht dabei für International Protection. Die erste Zahl des Codes steht für den Schutz gegen Eindringen von Fremdkörpern wie Körner oder Staub. Die zweite Zahl gibt den Schutz vor Wasser an. Hier gilt: umso höher die Zahlen, desto größer ist die jeweilige Schutzwirkung.

An Maschinen werden mitunter Schmierstoffe eingesetzt. Soll ein Winkelsensor an der Maschine angebracht werden, ist auf eine hohe Schutzart wie IP67 zu achten. In vielen Fällen sind unauffällige und kleine Sensoren gewünscht. Im Datenblatt des Herstellers finden sie Daten wie Abmaße und die Befestigungsmöglichkeiten des Sensors.

Bei der Auswahl sollen Sie darauf achten, dass einige Sensoren spezielle Messkabel benötigen und andere über Löt- oder Steckkontakte verfügen. Somit ist es gegebenenfalls nötig, dass Sie einige zusätzliche Komponenten einplanen müssen.

Im Einsatz können Neigungssensoren hohen oder niedrigen Temperaturen ausgesetzt sein. Beachten Sie hierbei: Die Sensoren reagieren unterschiedlich auf Temperaturen und das Messergebnis kann dadurch schnell ungenau werden. In den Herstellerangaben finden Sie Werte für den Temperaturbereich, in dem sich das Sensorumfeld bewegen sollte.

Die Sensoren haben eine verschieden hohe Genauigkeit. Sie sollten abwägen, wie genau Sie messen müssen. Für sicherheitsrelevante Einsatzzwecke sollte ein präziser Sensor gewählt werden. Die Genauigkeit der gesamten Messung ist auch abhängig von der Befestigung und anderen Umgebungsparametern, sodass Sie stets einen Sensor mit höherer Genauigkeit als für die Anwendung nötig bevorzugen sollten. Auch der Messbereich der Sensoren sollte eingehalten werden, um korrekte Werte zu erhalten und den Sensor nicht durch Überlastung zu zerstören.

Bei der Auswahl sollten Sie auch auf die Betriebsspannung und auf fließende Ströme achtgeben. Eventuell müssen Vorwiderstände für das Messsystem eingeplant werden.

Fazit: Sorgfalt bei der Auswahl

Neigungssensoren können an Objekte angebracht werden, um die Neigung oder den Winkel im Bezug zu einem anderen Objekt oder der Ausrichtung zur Erde zu messen. Dies kann für die Steuerung oder Überwachung eingesetzt werden. Für korrekte Messwerte sollten Sie bei der Auswahl darauf achten, dass das Bauteil den Bedingungen ihrer Messung gerecht werden kann. Sowohl die Umgebungseinflüsse als auch der Einsatzzweck des Neigungsmessers bringen unterschiedliche Anforderungen mit sich.