Induktiv, kapazitiv, optisch oder magnetisch? Schaltabstand, Reduktionsfaktor, 2-, 3- und 4-Draht, PNP und NPN, Aderfarben und M12 – mit Anschluss-Trainer.
Initiator ist in der Werkstatt der übliche Name für einen Näherungsschalter: Er erkennt ein Teil ohne Berührung und meldet nur zwei Zustände – Teil da (1) oder nicht da (0). Kein Verschleiß, schnell; induktive Sensoren sind zudem unempfindlich gegen Staub und Schmutz.
| Art | Erkennt | Wie | Typisch für |
|---|---|---|---|
| induktiv | nur Metall | Ein magnetisches Wechselfeld wird von Metall gedämpft. | Metallteile, Nocken, Zahnräder, Endlagen |
| kapazitiv | fast alles: Metall, Kunststoff, Holz, Flüssigkeit | Das Teil verändert ein elektrisches Feld. Empfindlichkeit oft mit Poti einstellbar. | Füllstand durch eine Behälterwand, Granulat, Karton |
| optisch | alles, was das Licht unterbricht oder zurückwirft | Sender und Empfänger: Einweg-Lichtschranke, Reflexions-Lichtschranke mit Reflektor oder Lichttaster. | große Abstände, kleine Teile; Achtung Schmutz |
| magnetisch | Magnete | Reedkontakt oder elektronischer Magnetfeldsensor. | Kolbenposition im Zylinder (siehe Zylinderschalter) |
| Ultraschall | fast alles, auch durchsichtig und flüssig | misst die Laufzeit eines Schallimpulses. | Füllstand, Abstand, Glas und Folie |
Merke: Erst fragen: Was soll erkannt werden, wie weit weg, in welcher Umgebung? Daraus folgt die Art.
Der Bemessungsschaltabstand Sn steht im Datenblatt. Er wird mit einer genormten Messplatte aus Baustahl ermittelt. Sicher arbeiten solltest du nur im gesicherten Schaltabstand Sa – das sind höchstens 81 % von Sn (Temperatur und Fertigungsstreuung sind darin berücksichtigt).
| Baugröße (Gewinde) | bündig eingebaut | nicht bündig |
|---|---|---|
| M8 | 1 bis 1,5 mm | 2 bis 2,5 mm |
| M12 | 2 mm | 4 mm |
| M18 | 5 mm | 8 mm |
| M30 | 10 mm | 15 mm |
Bündig heißt: Der Sensorkopf darf ganz im Metall stecken. Nicht bündig braucht Freiraum um den Kopf, schaltet dafür weiter. Mehrere Sensoren nebeneinander brauchen Mindestabstand, sonst stören sie sich.
| Werkstoff des Teils | Reduktionsfaktor (ca.) | M18 nicht bündig (8 mm) schaltet bis ca. |
|---|---|---|
| Baustahl | 1,0 | 8 mm |
| Edelstahl | 0,7 | 5,6 mm |
| Messing | 0,5 | 4 mm |
| Aluminium | 0,4 | 3,2 mm |
| Kupfer | 0,3 | 2,4 mm |
Es gibt auch „Faktor-1“-Sensoren, die alle Metalle gleich weit erkennen – im Datenblatt nachsehen.
| Ader / Pin M12 | Farbe | Bedeutung |
|---|---|---|
| 1 | BN braun | +24 V (Versorgung) |
| 3 | BU blau | 0 V (Masse) |
| 4 | BK schwarz | Schaltausgang (oft auch IO-Link) |
| 2 | WH weiß | zweiter Ausgang, z. B. Öffner |
Der Sensor sitzt in Reihe mit der Last, wie ein Schalter. Er versorgt sich über den kleinen Strom, der immer fließt.
Vorteil: nur zwei Adern, ersetzt einen mechanischen Schalter. Nachteil: Reststrom im „Aus“-Zustand und Spannungsfall im „Ein“-Zustand – manche SPS-Eingänge erkennen dann falsch. Mindestlaststrom beachten.
Eigene Versorgung über BN und BU, Signal auf BK. Standard an der SPS.
PNP (plusschaltend): schaltet +24 V auf den Ausgang – passt zu den in Europa üblichen SPS-Eingängen. NPN (minusschaltend): schaltet 0 V auf den Ausgang.
Zusätzlich zur Versorgung zwei Ausgänge: meist BK als Schließer und WH als Öffner (antivalent – immer genau einer ist an). So erkennt die SPS auch einen Leitungsbruch. Auch Sensoren mit Analogausgang oder zweitem Schaltpunkt haben 4 Adern.
| Ausgang | Teil da | Teil weg |
|---|---|---|
| Schließer (NO) | Ausgang an | Ausgang aus |
| Öffner (NC) | Ausgang aus | Ausgang an |
Merke: PNP an einen Eingang, der +24 V erwartet. Ein NPN-Sensor an so einem Eingang zeigt die gelbe LED – aber die SPS sieht nie eine 1.
Grün meist = Versorgung da, gelb = Ausgang geschaltet. Keine grüne LED → Versorgung prüfen.
Beim PNP-Sensor zwischen BK und BU messen: rund 24 V, wenn er schaltet, etwa 0 V, wenn nicht.
Gelbe LED an, aber Eingang 0? Signalleitung, Klemme, falscher Ausgangstyp (NPN/PNP) oder Programm prüfen.
Teil zu weit weg, anderer Werkstoff, Sensor verdreht oder lose? Abstand mit Fühlerlehre oder Messschieber kontrollieren.
Im Labor Sensorik & Diagnose kannst du Sensoren mit eingebauten Fehlern untersuchen.
Sicher arbeiten: Anschließen und Messen an Steuerungen nur mit Unterweisung und nach den Regeln deines Betriebs.
Wähle einen Sensor und ordne jede Ader einer Klemme zu. Dann prüfst du, ob die SPS das Teil erkennt.
Sechs Aufgaben: erst verstehen, dann entscheiden und rechnen. Nach jeder Lösung führt dich ein Link zum passenden Kapitel.
Alle Zahlen auf dieser Seite sind Richtwerte zum Lernen. Verbindlich sind Zeichnung, Datenblatt des Herstellers, Betriebsanweisung und die Unterweisung in deinem Betrieb.