Bedienungsanleitung AlphaProx Induktive Distanz messende Sensoren (linearisiert) Version: 3.0 Inhaltsverzeichnis 1 1.1 1.2 1.3 1.4 Allgemeine Hinweise .................................................................................................................... 3 Anwendungsbereich ....................................................................................................................... 3 Inhalt dieses Dokuments ................................................................................................................ 3 Verwendungszweck ........................................................................................................................ 3 Sicherheitshinweise ........................................................................................................................ 3 2 2.1 2.2 Anschluss ...................................................................................................................................... 4 Anschlusskabel ............................................................................................................................... 4 Steckerbelegung und Anschlussbild ............................................................................................... 4 3 3.1 3.2 3.3 3.4 Montage ......................................................................................................................................... 5 Befestigung ..................................................................................................................................... 5 Werkeinstellungen .......................................................................................................................... 5 Sensorausrichtung .......................................................................................................................... 5 Montagezubehör ............................................................................................................................. 5 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Funktionsweise und Definitionen ............................................................................................... 6 Allgemeine Funktionsweise ............................................................................................................ 6 Normbedingungen .......................................................................................................................... 6 Definition der Parameter ................................................................................................................. 6 Messobjekt ...................................................................................................................................... 7 Einfluss der Montageart .................................................................................................................. 9 Temperatureinfluss ....................................................................................................................... 10 Teach-In Prozedur ........................................................................................................................ 11 5 LED Anzeige ................................................................................................................................ 12 6 6.1 6.2 Sicherheitsanweisungen und Wartung .................................................................................... 12 Allgemeine Sicherheitsanweisungen ............................................................................................ 12 Wartung ........................................................................................................................................ 12 7 7.1 Fehlerbeseitigung und Hinweise .............................................................................................. 13 Fehlerbeseitigung ......................................................................................................................... 13 8 Änderungsverlauf ....................................................................................................................... 13 de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 2/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland 1 Allgemeine Hinweise 1.1 Anwendungsbereich Dieses Dokument betrifft die AlphaProx Sensoren von Baumer, die induktiven Distanz messenden Sensoren (oder analoge Induktivsensoren) in der Ausführung mit linearisiertem Ausgang: IRxx.DxxL 1.2 IRxx.DxxM IRxx.DxxK Zum Inhalt dieses Dokuments Diese Bedienungsanleitung enthält Informationen zur Montage und Inbetriebnahme der analogen Induktivsensoren von Baumer. Sie ergänzt die Montageanleitung, welche mit jedem Sensor mitgeliefert wird. Für die Beschreibung des Teachvorgangs gibt es pro Sensor jeweils eine eigene Anleitung. Lesen Sie die Bedienungsanleitung aufmerksam durch und befolgen Sie die Sicherheitshinweise! 1.3 Verwendungszweck Die analogen Induktivsensoren von Baumer erfassen die Position eines metallenen Gegenstands innerhalb des Messbereichs vom jeweiligen Sensor. Sie wurden speziell für einfache Handhabung, flexiblen Einsatz und präzise Messungen entwickelt. 1.4 Sicherheitshinweise HINWEIS Nützliche Hinweise zur Bedienung sowie sonstige allgemeine Empfehlungen. ACHTUNG! Weist auf eine mögliche Gefahr hin. Kann bei Missachtung zu geringfügigen Verletzungen oder zur Beschädigung des Geräts führen. de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 3/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland 2 Anschluss ACHTUNG! Eine falsche Versorgungsspannung kann das Gerät zerstören! ACHTUNG! Anschluss, Montage und Inbetriebnahme dürfen nur durch Fachpersonal ausgeführt werden. ACHTUNG! Die IP-Schutzklasse ist nur gültig, falls alle Anschlüsse gemäss der technischen Dokumentation angeschlossen wurden. 2.1 Anschlusskabel Unter normalen Bedingungen benötigen die Sensoren kein geschirmtes Kabel. Für höhere EMVAnforderungen kann bei den Steckerversionen ein geschirmtes Kabel verwendet werden. Die Schirmung muss gemäss dem jeweiligen Schirmungskonzept angeschlossen sein. 2.2 Steckerbelegung und Anschlussbild Der Versorgungsspannungsbereich sowie die Steckerbelegung bzw. die Anordnung der Kabeladern ist in der Montageanleitung definiert. Sie wird mit jedem Sensor mitgeliefert und kann unter www.baumer.com herunter geladen werden. HINWEIS Anschluss von nicht verwendeten Pins: Teach-in: Mit Masse (0V) verbinden Digitaler Ausgang: Nicht verbinden Analoger Ausgang: Nicht verbinden de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 4/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland 3 Montage ACHTUNG! Anschluss, Montage und Inbetriebnahme dürfen nur durch Fachpersonal ausgeführt werden. 3.1 Befestigung Die Sensoren besitzen ein Gehäuse mit einem Gewinde und lassen sich mit den im Lieferumfang enthaltenen Gewindemuttern befestigen. Das maximale Anzugsdrehmoment hängt vom jeweiligen Gehäusematerial sowie der Gewindegrösse ab und ist auf dem Datenblatt angegeben. Die Position und das Material der Befestigungsmuttern kann einen Einfluss auf die analoge Ausgangskennlinie haben (siehe Kapitel 4.5). 3.2 Werkeinstellungen Die Montageanleitung beschreibt die Funktion der Sensoren im Auslieferungszustand oder nach einem manuellen Factory Reset. 3.3 Sensorausrichtung Abstand s Sensor Metallisches Messobjekt Standardmässig wird der Sensor in einem rechten Winkel (90°) zum Objekt montiert (Standardmontage). Die Sensorachse zeigt dabei auf den Mittelpunkt des Messobjekts. Bewegungsrichtung HINWEIS Winkel- bzw. Achsenabweichungen können Auswirkung auf die Messgenauigkeit haben. Andere Sensorausrichtungen sind möglich. Für weitere Informationen hierzu kontaktieren Sie bitte Baumer. 3.4 Montagezubehör Zur optimalen Befestigung finden Sie verschiedene Befestigungswinkel als Zubehör unter www.baumer.com. de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 5/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland 4 Funktionsweise und Definitionen 4.1 Allgemeine Funktionsweise Ein analoger Induktivsensor ändert seinen Ausgabewert (typischerweise Strom oder Spannung) abhängig von der Position eines elektrisch leitenden Materials in der Nähe des Messkopfs. Er kann somit zur Positionsbestimmung von beweglichen Teilen verwendet werden. 4.2 Normbedingungen Sowohl die Form als auch das Material des Messobjekts haben einen Einfluss auf die analoge Ausgangskennlinie eines induktiven Sensors. Leitendes Material in der Nähe des Sensorkopfs kann diese Kennlinie ebenfalls beeinflussen. Aus diesem Grund werden die Sensoren unter folgenden genormten Bedingungen vermessen: Normmessobjekt (gemäss EN 60947-5-2): Das Normmessobjekt ist definiert als eine 1 mm dicke, quadratische Platte aus Fe 360 (Baustahl). Die Seitenlänge entspricht dem Durchmesser der aktiven Sensorfläche bzw. dem Dreifachen der maximalen Messdistanz gemäss Datenblatt – je nach dem was grösser ist. Beispiel: Die Seitenlänge für einen M12 Sensor mit 6mm Messabstand beträgt 3*6mm=18mm. Standard Montagebedingungen: Um reproduzierbare Messbedingungen zu gewährleisten wird der Sensor standardmässig nicht-bündig montiert. Das bedeutet, dass sich (ausser dem Messobjekt) kein elektrisch leitendes Material in der Nähe (2x maximaler Messabstand) des Sensorkopfs befindet. Für einen M18 Sensor mit 8mm Messabstand bedeutet das beispielsweise, dass sich die Befestigungsmutter mindestens 2*8mm=16mm hinter der aktiven Messfläche befinden muss. Die im Datenblatt spezifizierten technischen Daten (insbesondere Linearität und maximaler Messabstand) sind nur unter diesen Normbedingungen gültig. 4.3 Definition der Parameter Die im Datenblatt verwendeten technischen Parameter sind wie folgt definiert: 4.3.1 Auflösung Die Auflösung bezeichnet die kleinstmögliche Abstandsänderung, die noch eine messbare Signaländerung am Sensorausgang erzeugt. Statische Auflösung Die statische Auflösung bezeichnet die kleinstmögliche Abstandsänderung, die mit einem langsamen Messgerät gemessen werden kann (z.B. Voltmeter). Sie ist in der Regel höher als die dynamische Auflösung, da ein langsames Messgerät das Messrauschen im Sinne eines Tiefpass filtert. Die im Datenblatt angegebenen Werte gelten für einen Mittelungszeitraum von maximal 1 Sekunde. Um die bestmögliche Auflösung in einer Anwendung zu erzielen, sollte sich das Messobjekt langsam bewegen. Dynamische Auflösung Die dynamische Auflösung bezeichnet die kleinstmögliche Abstandsänderung, die mit einem schnellen Messgerät gemessen werden kann (z.B. Oszilloskop). Aufgrund von Rauschen ist die dynamische Auflösung im Allgemeinen weniger gut als die statische Auflösung. Die dynamische Auflösung ist entscheidend für die Messung schneller Bewegungen und wird durch die Reaktionszeit des Sensors begrenzt. 4.3.2 Wiederholgenauigkeit Die Wiederholgenauigkeit beschreibt die Messabweichung zwischen aufeinanderfolgenden Messungen innerhalb einer Zeitspanne von 8 Stunden bei einer Umgebungstemperatur von 23°C ± 5°C. Dies ist eine sehr wichtige Kennzahl für viele Anwendungen von analogen Induktivsensoren. de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 6/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland 4.3.3 Linearitätsfehler Der Linearitätsfehler beschreibt die maximale Abweichung zwischen der realen und der idealen Ausgangskennlinie innerhalb eines bestimmten Messbereichs (sd_min bis sd_max). Die ideale Ausgangskennlinie entspricht einer Geraden durch den minimalen Abstand (sd_min) und Signalpegel (out_min) sowie durch die jeweiligen Maximalwerte (sd_max und out_max). Alternativ kann der Linearitätsfehler auch als kleinstmöglicher Versatz um die ideale Ausgangskennlinie aufgefasst werden, so dass die reale Ausgangskennlinie über den gesamten Messbereich innerhalb dieses Toleranzbands liegt. Linearitätsfehler Diagramm Linearitätsfehler: Der Linearitätsfehler bezeichnet die maximale Abweichung von der Ideallinie. Der Linearitätsfehler ist für das Normmessobjekt bei nicht-bündiger Montage spezifiziert. Davon abweichende Montageanordnungen und/oder Messobjekte führen zu einem abweichenden Linearitätsfehler. Baumer bietet auch linearisierte Sensoren für kundenspezifische Konfigurationen an. Bitte kontaktieren Sie Baumer für mehr Informationen dazu. Falls nicht anders vermerkt, gilt der Linearitätsfehler im Datenblatt stets über den gesamten Messbereich sd. Bei einigen Sensoren, die innerhalb eines reduzierten Messbereichs über eine äusserst lineare Kennlinie verfügen, wird der Linearitätsfehler für beide Messbereiche angegeben. 4.4 Messobjekt Für gewöhnlich unterscheidet sich das tatsächliche Messobjekt in der Form und/oder Material von der Normmessplatte. Der Einfluss kann wie in den folgenden Abschnitten beschrieben abgeschätzt werden. 4.4.1 Objektgrösse Ist das zu messende Objekt kleiner als die Normmessplatte, reduziert sich der maximale Messabstand. Das bedeutet, dass der maximale Ausgangspegel (out_max) bereits bei einer kürzeren Distanz als sd_max erreicht wird. Bei grösseren Messobjekten ändert sich die Ausgangskennlinie hingegen nur geringfügig. de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 7/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland Diagramm IR12-D06L Sensoren: Ausgangskennlinien (typische Werte) für Messobjekte unterschiedlicher Grösse bei nicht-bündigem Einbau. Ein 9x9mm Messobjekt erzeugt eine ungefähr 8%, ein 12x12mm Messobjekt nur eine etwa 2% steilere Ausgangskennlinie als die Normmessplatte (18x18mm). 4.4.2 Material des Messobjekts Für andere Materialien als Baustahl verringert sich typischerweise die Messdistanz und damit auch der maximale Messabstand. Das folgende Diagramm zeigt den Einfluss des Objektmaterials: Diagramm IR12-D06L Sensoren: Ausgangskennlinie (typische Werte) für Messobjekte aus unterschiedlichen Materialien bei nicht-bündigem Einbau. de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 8/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland Die obigen Diagramme zeigen, dass das Material des Messobjekts die Linearität und den Messwert von linearen Induktivsensoren beeinflusst. Die Sensoren sind für Baustahl optimiert. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass ein Magnet an ihm haften bleibt (weichmagnetisch, Permeabilitätskoeffizient >>1). Bitte kontaktieren Sie Baumer, falls Sie Sensoren benötigen, die für andere Materialien optimiert sind. 4.5 Einfluss der Montageart Den grössten Einfluss auf den Ausgang eines Induktivsensors hat elektrisch leitendes Trägermaterial, das sich in der Nähe des aktiven Sensorkopfs befindet. Abhängig vom Material des Sensorgehäuses und der elektrischen Leitfähigkeit des Trägermaterials (in der Nähe des aktiven Sensorkopf) ändert sich die Ausgangskurve mehr oder weniger stark. Die folgenden Einbauarten werden unterschieden: Einbauart Nicht bündig: Es befindet sich kein leitendes Material in der Nähe des aktiven Sensorkopf (>2x maximaler Messabstand) Skizze der Einbauart >2x Sd Sensor Elektrisch leitendes Material Quasi-bündig: Der aktive Sensorkopf ist nicht direkt von elektrisch leitendem Material umgeben sondern steht ein wenig vor (1/3x Sd). 1/3x Sd Sensor Elektrisch leitendes Material Bündig (in elektrisch leitendem Material): Der Sensorkopf ist vollständig von leitendem Material umgeben. Sensor Bündiger Einbau in nicht-leitendem Material (z.B. Kunststoff) hat keinen Einfluss auf das Sensorverhalten. Elektrisch leitendes Material Das folgende Diagramm verdeutlicht den Einfluss des Trägermaterials und der Einbauart (unterschiedliche Abstände zum Sensorkopf). de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 9/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland Diagramm IR12-D06L Sensoren: Typische Ausgangskennlinien für unterschiedliche Einbausituationen (Trägermaterial und Position). Die Kurven zeigen kaum einen Einfluss für quasi-bündigen (1/3 Sd vorstehend) und nicht-bündigen Einbau, sowie für Messdistanzen bis 50% der maximalen Messdistanz. Buntmetalle wie beispielsweise Messing oder Kupfer zeigen ein ähnliches Verhalten wie Aluminium. 4.6 Temperatureinfluss Induktive Sensoren sind empfindlich auf Temperaturänderungen d.h. für einen gegebenen Abstand zwischen Sensor und Messobjekt bewirkt eine Temperaturänderung eine geringfügige Änderung des Ausgangswerts. Analoge Induktivsensoren von Baumer sind auf eine minimale Temperaturabhängigkeit über den gesamten spezifizierten Temperaturbereich optimiert. Bitte beachten Sie, dass die im Datenblatt angegebenen Werte zusätzlich Produktionstoleranzen beinhalten. Einzelne Sensoren können deshalb eine noch geringere Temperaturabhängigkeit aufweisen. Für begrenzte Temperaturbereiche lässt sich die Temperaturabhängigkeit noch weiter optimieren. Bitte kontaktieren Sie Baumer für weitere Informationen. de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 10/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland Diagramm IR12-D06L Sensoren: Temperaturabhängigkeit des Ausgangssignal (typische Werte) bei unterschiedlichen Temperaturen und Messabständen im Vergleich zur Referenztemperatur (25°C). Diese Sensoren zeigen eine sehr geringe Temperaturabhängigkeit insbesondere bei kleineren Messabständen (0…4mm) und zwischen 0…40°C. Teach-In Prozedur 4.7 Analoge Induktivsensoren von Baumer mit Teach lassen sich optimal für folgende Situationen anpassen: Toleranzen ausgleichen (mechanische Einbautoleranzen, Abweichungen bezüglich Objektform und -material, Serienstreuung): In diesen Fällen hilft ein 1-Punkt-Teach der Start- oder Endposition. Schnelle Sensormontage: Der Abstand zwischen Sensor und Messobjekt muss beim Einbau nicht präzise eingehalten werden. Durch den 1-Punkt-Teach können Abweichungen nachträglich einfach und schnell kompensiert werden. Messung von dynamischen Auslenkungen (Vibrationen): Mit dem 1-Punkt-Teach kann die Ruhelage (Mittenposition) eingelernt und somit symmetrische Auslenkungen auf beide Seiten gemessen werden. Maximale Systemgenauigkeit erreichen: Der 2-Punkt-Teach ist sehr nützlich, da der minimale und maximale Messabstand eingestellt werden können. Dadurch lassen sich der Messbereich des Sensors und die Steilheit der Ausgangskennlinie individuell auf den Einsatzort anpassen. Festlegen eines digitalen Alarms oder einer gültigen/ungültigen Position: Sensoren mit einem zusätzlichen Digitalausgang können so eingestellt werden, dass sie ein High-Signal ausgeben wenn sich ein Objekt innerhalb eines definierten Abstands vom Sensor befindet. Sensor in einen definierten Zustand bringen: Zurücksetzen auf die Werkseinstellungen mittels Factory Reset. Die verschiedenen Teach-Levels sind in der separaten Teach-Anleitung beschrieben. Sie kann unter www.baumer.com herunter geladen werden. de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 11/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland 5 LED Anzeige Analoge Induktivsensoren von Baumer mit Teach verfügen über eine gelbe Status-LED. An der Blinkfrequenz lässt sich der Teach-Modus ablesen. Die genaue Funktionsweise ist in der separaten Teach-Anleitung beschrieben. Analoge Induktivsensoren mit zusätzlichem Digitalausgang haben ausserdem eine rote Status-LED. Sie leuchtet, wenn der Digitalausgang aktiv ist. 6 Sicherheitsanweisungen und Wartung 6.1 Allgemeine Sicherheitsanweisungen Bestimmungsgemässer Gebrauch Dieses Produkt ist ein Präzisionsgerät und dient zur Erfassung von Objekten, Gegenständen und Aufbereitung bzw. Bereitstellung von Messwerten als elektrische Grösse für das Folgesystem. Sofern dieses Produkt nicht speziell gekennzeichnet ist, darf dieses nicht für den Betrieb in explosionsgefährdeter Umgebung eingesetzt werden. Inbetriebnahme Einbau, Montage und Justierung dieses Produktes dürfen nur durch eine Fachkraft erfolgen. Montage Zur Montage nur die für dieses Produkt vorgesehenen Befestigungen und Befestigungszubehör verwenden. Nicht benutzte Ausgänge dürfen nicht beschaltet werden. Bei Kabelausführungen mit nicht benutzten Adern, müssen diese isoliert werden. Zulässige Kabel-Biegeradien nicht unterschreiten. Vor dem elektrischen Anschluss des Produktes ist die Anlage spannungsfrei zu schalten. Wo geschirmte Kabel vorgeschrieben werden, sind diese zum Schutz vor elektromagnetischen Störungen einzusetzen. Bei kundenseitiger Konfektion von Steckverbindungen an geschirmte Kabel, sollen Steckverbindungen in EMV-Ausführung verwendet und der Kabelschirm muss grossflächig mit dem Steckergehäuse verbunden werden. 6.2 Wartung Induktive Sensoren benötigen keine Wartung oder Reinigung. de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 12/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland 7 Fehlerbeseitigung und Hinweise 7.1 Fehlerbeseitigung Fehler Die Linearität des Ausgangs entspricht nicht den Erwartungen Die Ausgangskurve ist nicht genügend steil Abhängig davon ob sich das Objekt dem Sensor nähert oder entfernt, schaltet der Digitalausgang bei unterschiedlichen Abständen 8 Fehlerbeseitigung Verwenden Sie ein Messobjekt, das bezüglich Form und Material möglichst genau der Normmessplatte entspricht. Ist das nicht möglich, kontaktieren Sie Baumer für eine kundenspezifische Version. Verwenden Sie ein grösseres Messobjekt oder kontaktieren Sie Baumer für eine kundenspezifische Version. Diese Hysterese ist ein gewolltes Verhalten um ein stabiles Schalten des Sensors sicherzustellen. Änderungsverlauf 2014-11-10 2015-05-05 simg simg 2015-06-18 2016-01-18 2016-02-18 lop simg lop Handbuch EN Version 1.0 veröffentlicht Textänderungen, neue Sensorvarianten, Linearität, Temperaturabhängigkeit, Objektgrösse, Einschaltdrift, Analog 2-Punkt Teach Deutsche Übersetzung Freigabe vorläufige Version Ausgliederung Teach-Anleitung, Textänderungen, Beschreibung Status-LED de_BA_IRxx.Dxxx_v3.docx 22.03.2016 12:02/lop V3.0 ANW_81146130 13/13 Baumer Electric AG Frauenfeld, Switzerland