Arten, Auswahl, Anschluss

Näherungs­schalter

Induktiv, kapazitiv, optisch oder magnetisch? Schaltabstand, Reduktionsfaktor, 2-, 3- und 4-Draht, PNP und NPN, Aderfarben und M12 – mit Anschluss-Trainer.

Meine Favoriten

MetallteilLEDBN · BU · BK · WHSchaltabstand
01 · Verstehen

Was ist ein Initiator?

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.

Die wichtigsten Näherungsschalter
ArtErkenntWieTypisch für
induktivnur MetallEin magnetisches Wechselfeld wird von Metall gedämpft.Metallteile, Nocken, Zahnräder, Endlagen
kapazitivfast alles: Metall, Kunststoff, Holz, FlüssigkeitDas Teil verändert ein elektrisches Feld. Empfindlichkeit oft mit Poti einstellbar.Füllstand durch eine Behälterwand, Granulat, Karton
optischalles, was das Licht unterbricht oder zurückwirftSender und Empfänger: Einweg-Lichtschranke, Reflexions-Lichtschranke mit Reflektor oder Lichttaster.große Abstände, kleine Teile; Achtung Schmutz
magnetischMagneteReedkontakt oder elektronischer Magnetfeldsensor.Kolbenposition im Zylinder (siehe Zylinderschalter)
Ultraschallfast alles, auch durchsichtig und flüssigmisst 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.

02 · Verstehen

Schaltabstand: wie nah muss das Teil kommen?

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).

Typische Schaltabstände induktiver Sensoren (Beispiele, Datenblatt zählt)
Baugröße (Gewinde)bündig eingebautnicht bündig
M81 bis 1,5 mm2 bis 2,5 mm
M122 mm4 mm
M185 mm8 mm
M3010 mm15 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.

Induktive Sensoren erkennen Nichteisenmetalle schlechter
Werkstoff des TeilsReduktionsfaktor (ca.)M18 nicht bündig (8 mm) schaltet bis ca.
Baustahl1,08 mm
Edelstahl0,75,6 mm
Messing0,54 mm
Aluminium0,43,2 mm
Kupfer0,32,4 mm

Es gibt auch „Faktor-1“-Sensoren, die alle Metalle gleich weit erkennen – im Datenblatt nachsehen.

03 · Anwenden

Anschließen: 2, 3 oder 4 Adern – warum?

Aderfarben und M12-Steckerbelegung bei Gleichspannungs-Sensoren
Ader / Pin M12FarbeBedeutung
1 BN braun+24 V (Versorgung)
3 BU blau0 V (Masse)
4 BK schwarzSchaltausgang (oft auch IO-Link)
2 WH weißzweiter Ausgang, z. B. Öffner

2-Draht

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.

3-Draht

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.

4-Draht

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.

Schließer und Öffner
AusgangTeil daTeil weg
Schließer (NO)Ausgang anAusgang aus
Öffner (NC)Ausgang ausAusgang 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.

04 · Anwenden

Prüfen und Fehler finden

  1. LEDs lesen

    Grün meist = Versorgung da, gelb = Ausgang geschaltet. Keine grüne LED → Versorgung prüfen.

  2. Messen

    Beim PNP-Sensor zwischen BK und BU messen: rund 24 V, wenn er schaltet, etwa 0 V, wenn nicht.

  3. SPS-Eingang vergleichen

    Gelbe LED an, aber Eingang 0? Signalleitung, Klemme, falscher Ausgangstyp (NPN/PNP) oder Programm prüfen.

  4. Schaltabstand 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.

Ausprobieren

Anschluss-Trainer: Schließ den Sensor an

Wähle einen Sensor und ordne jede Ader einer Klemme zu. Dann prüfst du, ob die SPS das Teil erkennt.

Sensor und Verdrahtung

SPS-Eingänge im Modell erwarten +24 V für eine 1 (Eingänge für plusschaltende Geber, in Europa üblich).

Welcher Sensor erkennt mein Teil?

Üben

Dein Wissen anwenden

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.