Optische Messtechnik / Messtaster
Messsensoren: Arten und Anwendungen
Messsensoren zur Erfassung geometrischer Dimensionen sind ein zentraler Bestandteil moderner industrieller Fertigungs- und Automatisierungsprozesse.
In diesem Artikel geben wir einen Überblick über die Funktionsweise, verschiedenen Arten und typische Anwendungsbereiche von Messsensoren in der modernen Industrie.
Was sind Messensoren?
Messsensoren sind ein Sammelbegriff für verschiedene Arten von Sensoren, die Veränderungen in der Umgebung erfassen und auf diese Veränderungen reagieren, indem sie ein Signal an ein anderes System – in der Regel ein Datenerfassungssystem – ausgeben.
Messsensoren erfassen physikalische Phänomene – etwa Schall, Temperatur oder Druck – und wandeln diese in eine messbare analoge Spannung oder ein digitales Signal um. Die erzeugten Signale werden anschließend weiterverarbeitet und in ein klar lesbares Ergebnis überführt.
Wie funktionieren Messsensoren?
Wie Messsensoren funktionieren, kann gut mit der Funktionsweise eines Mikrofons verdeutlicht werden – auch wenn es sich bei einem Mikrofon nicht um einen Messsensor im klassischen Sinn handelt: Mikrofone erfassen keine dimensionalen Größen, sondern nehmen Schallwellen auf und wandeln diese in elektrische Signale um. Diese Signale lassen sich messen, verstärken, übertragen, speichern oder analysieren.
Moderne Messsensoren gehen weit über dieses Beispiel hinaus. Sie ermöglichen es, eine Vielzahl unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften präzise zu erfassen, die Daten zuverlässig zu speichern und diese für nachgelagerte Analysen bereitzustellen.
In welchen Bereichen werden Messsensoren eingesetzt?
Messsensoren sind ein fester Bestandteil unseres Alltags – so allgegenwärtig, dass wir ihre Präsenz oft gar nicht mehr wahrnehmen.
In industriellen Anwendungen kommen Messsensoren etwa in der Automobil-, Medizin-, Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Landwirtschaftsbranche zum Einsatz. Auch in Alltagsgeräten wie dem Lichtsensor im Smartphone oder dem Drucksensor in der Badezimmerwaage finden sie Verwendung – aber auch in Haushaltsgeräten, Unterhaltungselektronik und Raumthermostaten sind Messsensoren verbaut.
Sensoren messen alles: von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Position, Ausrichtung, Abstand, Ebenheit und Druck bis hin zu Last, Kraft, Dehnung, Viskosität und Strömung.
Arten von Messssensoren
Je nachdem, welche physikalische Eigenschaft gemessen wird, kommen unterschiedliche Messsensoren zum Einsatz. Zu den wichtigsten Messsensoren gehören:
- Temperatur-Messsensoren
- Infrarotsensoren
- Ultraschallsensoren
- Encoder
- Positions- und Abstandssensoren
Temperatur-Messsensoren
Temperatursensoren sind die am weitesten verbreiteten Sensoren und werden zur Messung thermischer Eigenschaften von Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen eingesetzt. Sie finden sich in Motoren, Unterhaltungselektronik, Industrieanlagen, Haushaltsgeräten, elektrischen Heizkörpern und vielem mehr.
Es gibt verschiedene Arten von Temperatursensoren, darunter:
- Thermoelemente
- Thermistoren
- Widerstands-Temperatursensoren (RTDs)
- Halbleiter-Temperatursensoren
Natürlich ist nicht jeder Sensor für jede Anwendung geeignet. Jeder Sensortyp hat seinen eigenen Temperaturbereich, seine Genauigkeitsklasse, seinen Preis und sein Ansprechverhalten – letzteres spielt eine entscheidende Rolle bei der Interpretation des Sensorsignals.
Infrarotsensoren
Infrarotsensoren (IR-Sensoren) sind äußerst vielseitig und in vielen Bereichen einsetzbar. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Typen:
- Transmissive IR-Sensoren: Sender und Empfänger stehen sich gegenüber. Ein Objekt wird erkannt, sobald es den Strahlengang unterbricht.
- Reflektive IR-Sensoren: Sender und Empfänger befinden sich nebeneinander und sind auf ein Objekt gerichtet. Das ausgesendete Licht wird vom Objekt reflektiert und vom Empfänger detektiert.
Typische Anwendungen von Infrarotsensoren umfassen Bewegungs- und Objekterkennung, Gasanalyse, chemische Analysen und Temperaturmessungen.
Ultraschallsensoren
Ultraschallsensoren werden häufig zur Abstandsmessung eingesetzt. Sie funktionieren ähnlich wie Sonare: Sie senden hochfrequente Schallwellen aus, die von einem Objekt reflektiert und vom Sensor wieder empfangen werden.
Die Zeitspanne zwischen Aussendung und Empfang – die sogenannte Laufzeit – wird zur Bestimmung der Entfernung genutzt. Passive Ultraschallsensoren hingegen erfassen lediglich vorhandene Ultraschallgeräusche und werden zum Beispiel in der Tierforschung oder Überwachungsanlagen eingesetzt.
Encoder
Encoder wandeln mechanische Bewegung in elektrische Signale um und ermöglichen so die Messung von Position und Geschwindigkeit. Je nach Typ erfassen sie:
- die Drehposition einer Welle,
- die Drehgeschwindigkeit oder
- lineare Bewegungen.
Sie werden häufig in der industriellen Steuerung, Robotik, in Kameraobjektiven, Torantrieben, Aufzügen und zur Überwachung von Förderbandgeschwindigkeiten eingesetzt.
Positions- und Abstandssensoren
Diese Sensoren sind auf die Messung von Position und Abstand spezialisiert und bieten oft extrem hohe Auflösungen – von 1 mm bis in den Mikrometerbereich.
Bei besonders hohen Anforderungen an die Präzision der Messergebnisse empfiehlt sich der Einsatz von:
- Konfokale Wegmessensoren (z. B. Modellreihe CL-3000)
- Laser-Profilsensoren (z.B. Modellreihe LJ-X8000)
Diese Sensoren sind ideal für Qualitätskontrollen , Automatisierung und Materialhandling, bei denen exakte Abstandsmessungen entscheidend sind.
Weitere Anwendungen von Messsensoren
- Positionssensoren werden typischerweise zur Messung von Bewegung, Verschiebung, Position und Abstand eingesetzt. Darüber hinaus dienen sie zur Steuerung des Gaspedals, zur Verwaltung des Lenkwinkels, zur Positionierung von Rampen und Brücken sowie zur Erfassung der Windrichtung.
- Drucksensoren messen unterschiedliche Druckarten.
- Kraftsensoren werden häufig zur Gewichtserfassung verwendet, indem sie die aufgebrachte Kraft messen.
Letztlich gilt: Für jede messbare physikalische Eigenschaft gibt es einen Sensor, der diese erfassen kann.
Messsensoren von KEYENCE
KEYENCE ist ein weltweit führender Anbieter von Lösungen für die Automatisierung und Qualitätssicherung – darunter Messsysteme, Bildverarbeitungssysteme, Datenerfassungssysteme, Beschriftungssysteme und Mikroskopie-Systeme.
Das Unternehmen bietet eine breite Palette an Messsensoren für nahezu jede Anwendung – mit besonderem Fokus auf berührungslose, optische Messverfahren, die den Anforderungen moderner, hochdynamischer Fertigungsprozesse gerecht werden. Wenn Sie Fragen zu Messsensoren haben, wenden Sie sich gerne direkt an KEYENCE.
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