Worum geht es?
Ein Sensor ist ein Fühler. Er merkt etwas aus der Umgebung und meldet es als elektrisches Signal weiter. So wie deine Augen, Ohren und Haut dir sagen, was um dich herum passiert.
Ohne Sensoren wüsste eine Steuerung nicht, ob eine Tür offen ist, ob es dunkel wird oder ob ein Teil auf dem Förderband liegt.
Welche Sensoren gibt es?
- Endschalter (mechanisch): Ein Teil drückt einen Hebel, ein Kontakt schaltet. Einfach und robust.
- Induktiver Sensor: erkennt Metall, ohne es zu berühren. Typische Schaltabstände sind wenige Millimeter.
- Kapazitiver Sensor: erkennt fast alles, auch Holz, Kunststoff oder Wasser. Gut für Füllstände.
- Optischer Sensor (Lichtschranke): merkt, wenn etwas einen Lichtstrahl unterbricht. Erkennt auch über mehrere Meter.
- Temperaturfühler: zum Beispiel PT100 oder NTC. Ihr Widerstand ändert sich mit der Temperatur.
- Bewegungsmelder (PIR): merkt die Wärmestrahlung eines Menschen und schaltet zum Beispiel Licht ein.
Foto: Lucasbosch, „inductive proximity switch“, Lizenz: CC BY-SA 3.0, Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.
Man unterscheidet außerdem: Digitale (binäre) Sensoren kennen nur „an“ oder „aus“. Analoge Sensoren liefern einen Messwert, meist als 0–10 V oder 4–20 mA. Mehr dazu in digitale Signale und analoge Signale.
Sensor richtig anschließen
Die meisten Näherungsschalter haben drei Adern mit festen Farben. Die Farben sind genormt und bei fast allen Herstellern gleich:
- Braun (BN): +24 V, Versorgung
- Blau (BU): 0 V, Versorgung
- Schwarz (BK): Schaltausgang, das Signal
Ein PNP-Sensor schaltet beim Erkennen +24 V auf den Ausgang. Das ist in Europa der Standard. Ein NPN-Sensor schaltet stattdessen 0 V durch. Er passt nur zu Eingängen, die dafür gebaut sind. Die Bezeichnung steht auf dem Sensor oder im Datenblatt.
Rechenbeispiele
Bei einem analogen Sensor mit 4–20 mA bedeutet 4 mA den Anfang des Messbereichs und 20 mA das Ende. Dazwischen sind 16 mA Spanne.
Ein Temperaturfühler misst 0 bis 100 °C und liefert 4–20 mA. Gemessen werden 12 mA.
- Wert = 12 mA − 4 mA16 mA · 100 °C = 0,5 · 100 °C
- Ergebnis: 50 °C
Plötzlich zeigt die Messung 0 mA.
- Bei 4–20 mA fließen auch am Anfang des Messbereichs schon 4 mA.
- 0 mA kann also kein Messwert sein.
- Ergebnis: Drahtbruch oder Sensor ohne Versorgung
Was heißt das? Genau deshalb beginnt das Signal bei 4 mA und nicht bei 0: Ein Fehler fällt sofort auf.
Typische Fehler
- Adern vertauscht: Kommt +24 V auf die schwarze Ader, kann der Sensor kaputtgehen. Erst die Farben prüfen.
- PNP und NPN verwechselt: Der Sensor schaltet, aber der Eingang reagiert nicht.
- Falscher Sensortyp: Ein induktiver Sensor erkennt keinen Kunststoff. Dafür brauchst du einen kapazitiven oder optischen.
- Schaltabstand zu groß: Induktive Sensoren schalten nur auf wenige Millimeter. Steht das Teil zu weit weg, passiert nichts.
Sensoren sind die Sinnesorgane der Technik: Sie erfassen und melden an die Steuerung. Induktiv erkennt Metall, kapazitiv fast alles, optisch per Lichtstrahl. Beim Sensor mit drei Adern gilt: Braun +24 V, Blau 0 V, Schwarz Signal.
Quiz: Teste dich
Zehn Fragen zum Thema Sensoren. Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.