Sensoren FAQs

Der Schaltabstand vom Sensor zum Magnet oder anderen zu detektierenden Objekt ist abhängig von der

• Sensitivität des eingesetzten Sensors
• Art des Magneten (Material)
• Form und Größe des Magneten
• Der relativen Bewegung des Magneten zum Sensor
• Einfluss anderer magnetischer oder metallischer Materialien zum Umfeld

• Reed Sensoren sind bauartbedingt immun gegen EMV-Einflüsse
• Bei Hallsensoren gibt es Versionen, die über eine integrierte Schutzbeschaltung verfügen, welche die Anforderungen gemäß IEC 1000-4-2 nach der Testmethode EN50082-2 erfüllen.

Sensoren ohne integrierte Schutzbeschaltung sind unter Beachtung der entsprechenden EMV-Schutz Richtlinien zu handhaben.

3-Draht Schnittstelle 

Offene Kollektorausgänge werden häufig in negativ-logischen Anwendungen eingesetzt, die im durchgeschalteten Zustand ein Low-Signal verwenden.  Dort fließt bei sinkenden Ausgängen normalerweise Strom in die Geräteausgangsleitung, wenn das Gerät aktiv ist. Offene Kollektorausgänge sind kompatibel mit allen Logikfamilien, da sie für eine große Bandbreite an Versorgungs- und Ausgangsspannungen verwendet werden können. Die verwendete Versorgungsspannung der Hallbaugruppe kann darüber hinaus von der Pull-up-Spannung abweichen, an die sie angeschlossen ist.

Der externe Pull-up-Widerstand zwischen Ausgang und Versorgungsspannung wird für eine einwandfreie Funktion benötigt. Ist der Widerstand wie dargestellt angeschlossen, wird das Ausgangssignal im nicht durchgeschalteten Zustand auf das Niveau der Versorgungsspannung (VCC) “gezogen” und im geschalteten Zustand auf (annähernd) Masse.

Die Kontaktierung der Sensoren erfolgt je nach Art und Ausführung entweder über einen Anschluss für einen definierten Standardstecker oder über Litzen für eine individuelle Anbindung.

ZF Sensoren sind einbaufertig gemäß der angegebenen Schutzklasse gekapselt.

Die Drehzahlsensoren von ZF basieren auf Halbleiterelementen ohne bewegliche Teile, so dass die Lebensdauer aufgrund des Funktionsprinzips nahezu unbegrenzt ist.

Sensoren als magnetische Näherungsschalter werden für die berührungslose und damit verschleißfreie Bestimmung von Positionen und Bewegungen eingesetzt. ZF bietet hierfür als Standardprodukte Lösungen auf Basis der Hall- und der Reed-Technologie an.

 Obwohl beide Sensorarten die Annäherung von Magneten detektieren, unterscheiden sich die Funktionsprinzipien grundsätzlich.
Hallsensoren sind Halbleiterelemente (Festkörper) deren Ausgangssignal sich gegenüber einem Magneten verändert.
Reedsensoren dagegen sind elektrisch gesehen Schalter, bei denen sich zwei feine Kontakte in einer Vakuumglasröhre befinden, die sich gegenüber einem Magnetfeld entweder öffnen oder schließen.
In vielen Applikationen könnten beide Sensorarten verwendet werden, aber es gibt auch Anwendungen in denen eine Technologie der anderen vorzuziehen ist. 

Ein Hall Sensor könnte bei den folgenden Anforderungen einem Reed Sensor vorgezogen werden:

• Unbegrenzte Lebensdauer: Für Hallsensoren spricht die nahezu unbegrenzte Lebensdauer, z.B. zur Erfassung eines rotierenden Magneten, der millionenfach am Sensor vorbeifährt.
  Reedsensoren haben ebenfalls eine sehr hohe Lebensdauer, verglichen mit anderen elektromechanischen Lösungen, aber den bauartbedingten Vorteil der extrem hohe Lebenserwartung eines Hallsensoren erreichen sie nicht.
• Ihre Anwendung kann keine Kontaktunzustellbarkeit tolerieren.
• Hallsensoren sind beispielsweise prädestiniert für Zahnrad- oder Drehzahlerfassung während Reedsensoren auf binäre Positionsabfragen begrenzt sind

Ein Reed Sensor könnte bei den folgenden Anforderungen einem Hall Sensor vorgezogen werden:

• Sie haben eine 2-Draht-Anwendung, die keinen Strom benötigt (vielleicht um Batteriestrom zu sparen).
• Sie benötigen Unempfindlichkeit gegen EMV und haben einen niedrigen Zielpreis niedriges Kursziel
• Ein weiterer Einsatzbereich für die Reedtechnologie sind Anwendungen deren Versorgungsspannung außerhalb des für Hall üblichen Bereichs von 5–24VDC liegt. Hier können Reedsensoren auch Schwachstromanwendungen mit 110VDC effektiv schalten.

Reed Sensoren sind in unterschiedlichen Kontaktkonfigurationen erhältlich: 

• Schließer (Form A) Bei Annäherung eines Magnetfeldes schließt der Kontakt
• Öffner (Form B) Bei Annäherung eines Magnetfeldes öffnet der Kontakt
• Wechsler (Form C) In Ruhestellung ist Anschluss COM mit dem Anschluss NC verbunden. Nähert sich ein Magnetfeld, wird der Kontakt zwischen COM und NC getrennt und zwischen COM und NC geschlossen.

Die meisten hall-basierenden Standardsensoren von ZF sind unipolar und schalten gegen den Südpol des Magneten.
Es gibt folgende Ausnahmen:

• MP100105 und MP100106, welche GMR Sensorelemente verwenden und die omnipolar sind. Diese können können which use GMR sensing elements and which are omnipolar. Das bedeutet, dass sie entweder von einem Nordpol oder einem Südpol aktiviert werden können.
• MP101303 und MP101304, due gegen Südpol schließen und gegen Nordpol wieder öffnen.
• Die MP1021 Serie bietet sowohl unipolare Varianten, die gegen den Nordpol schalten, als auch bipolare Varianten, die gegen den Nordpol öffnen und gegen den Südpol schließen.
• Alle Reed Sensoren (MP2007 bis MP2019) sind omnipolar.

Die Stärke des Magnetfeldes eines Permanentmagneten hängt von verschiedenen Faktoren ab. Wesentlich sind dabei insbesondere Form, Größe und Material des Magneten.
Die meisten ZF Standardsensoren weisen eine ähnliche Sensitivität aus, wobei es einige Ausnahmen gibt.
So haben die bistabilen Versionen der Sensoren MP101303 und MP102104 einen relativ niedrigen Gauss-Schwellenwert und ermöglichen einen etwas größeren Luftspalt.  MP100105 und MP100106 sind am sensitivsten von allen, da sie ein  hochempfindliches GMR Sensorelement verwenden. Diese beiden Sensoren sind omnipolar, was bedeutet, dass die Polarität ihres Magneten nicht ausschlaggebend ist. 

Die Schalthysterese bezeichnet den Wegunterschied zwischen dem Einschaltpunkt beim Annähern und dem Ausschaltpunkt beim Entfernen des Magneten vom Sensor.

Die Gruppe der Zahnradsensoren umfasst sowohl reine Drehzahlsensoren als auch kombinierte Drehzahl- und Drehrichtungssensoren.

Die Sensoren der SD-Serie liefern sowohl eine Drehzahl- als auch eine Drehrichtungsinformation. Dies wird dadurch realisiert, dass in dem Sensor zwei Hall-ICs leicht zueinander versetzt positioniert werden. Die daraus resultierende minimale Phasenverschiebung der beiden Signale wird mittels einer internen Logikanalyse aufbereitet und so die Drehrichtung ermittelt. Die Informationsausgabe erfolgt über zwei digitale Ausgangssignale. Diese nutzen einen Open-Collector-Ausgang, bei dem das Geschwindigkeitssignal von High (VCC) auf Low (nahe null) umpsringt, wenn der Sensor einen Übergang von “kein Zahn” auf “Zahn da” erkennt.

Die am separaten Pin ausgegebene Drehrichtung ist ein High-Signal, wenn die Drehung im Uhrzeigersinn erfolgt bzw. ein Low-Signal, wenn die Drehung gegen den Uhrzeigersinn erfolgt.

Obwohl sie allgemein als Zahnradsensoren bezeichnet werden, können Drehzahlsensoren auf Halbleiterbasis nicht nur Drehzahlen von Zahnrädern erfassen. Sie eignen sich ebenfalls für die Erfassung von Drehungen oder Bewegungen unterschiedlicher Objekte, auch mit unregelmäßigen Formen, solange diese magnetisch leitend sind. Beispielsweise auch:

• Kettenrollen
• Bolzenköpfe
• Zahnkränze
• Vertiefungen in glatten Oberflächen

Als Material für das zu messende Zielobjekt kommen prinzipiell alle ferromagnetischen Werkstoffe in Frage. Empfohlen wird Eisen oder Stahl. Dabei haben die Form der Zielobjekte, die Höhe der Zähne und deren Abstand sowie weitere Faktoren natürlich einen Einfluss auf die Erfassbarkeit.

Sensoren der GS Serie sind nicht orientierungssensitiv bei der Montage. Die kombinierten Drehzahl- und Drehrichtungssensoren der SD-Serie dagegen benötigen eine bestimmte Ausrichtung und verfügen über entsprechende Kennzeichnungen auf dem Gehäuse.

Um die Ausrichtung an Ihr individuelles Getriebe anzupassen, kontaktieren Sie uns bitte.

Die maximal erfassbare Signalhäufigkeit ist abhängig von der Sensortype und dem zu erfassenden Objekt. Die maximale Frequenz liegt aber generell im Bereich > 10 kHz. Manche Sensoren können eine Frequenz bis zu 20 kHz messen. Bei der Frequenzermittlung ist dabei auf die Zielgeometrie zu achten. Bei asymmetrischen Zielen mit schmalen Zähnen im Verhältnis zum Abstand zwischen den Zähnen ist die Zeit zwischen der ansteigenden und der abfallenden Kante des Zahnes der entscheidende Faktor. ZF Sensoren haben eine maximale Reaktionszeit von etwas 10 μs (MP Serie) bis etwa 50 μs (GS Serie) bedingt durch die Reaktionszeit des Hall-Elementes. Wenn die benötigte Reaktionszeit sehr nahe an diesen Grenzen liegt, kann dies zu unerwarteten Ergebnissen, wie unerfassten Zahnimpulsen, führen.
Anders als bei passiven Drehzahlsensoren, den sogenannten VR-Sensoren (variable Reluktanz), ist die Ausgangsamplitude der ZF GS-Sensoren unabhängig von der Eingangsfrequenz (Drehzahl).
Das bedeutet, dass der Sensor grundsätzlich keiner Mindestdrehzahl bedarf. Eine kurze Initialbewegung des Zielobjektes ist allerdings trotzdem notwendig, damit der Sensor eine Zahnflanke als Startimpuls erkennt. Wir bevorzugen daher von einem Sensor für Drehzahlen nahe Null zu sprechen.

Die Drehzahlsensoren von ZF basieren auf Halbleiterelementen ohne bewegliche Teile, so dass die Lebensdauer aufgrund des Funktionsprinzips nahezu unbegrenzt ist.

Diese Sensoren detektieren Impulse eines Flügelrades, welches durch die Gabel läuft. Dabei verändert der ferromagnetische Flügel das Magnetfeld zwischen Sensor und Magnet in beiden Gabelarmen. 

Abhängig von der Anwendung gibt es mögliche Vorteile: 

• Da Opto-Unterbrecher auf die Detektion von Licht angewiesen sind, können Verunreinigungen, die die Detektion von Licht behindern, die Sensorleistung beeinträchtigen. Gabelschrankensensoren sind unabhängig von Schmutz, Staub und Fett.
• Wir empfehlen Gabelschrankensensoren auch wegen ihrer Stabilität bei hohen Temperaturen. ZF produziert Standard-Gabelschrankensensoren mit einer maximalen Betriebstemperatur von bis zu 125 °C.
• Sie sollten auch einen Gabelschrankensensor in Betracht ziehen, wenn die Umgebung Ihres Sensors Infrarotlichtinterferenzen aufweist.

Als Material für das Flügelrad kommen prinzipiell alle ferromagnetischen Werkstoffe in Frage. Empfohlen wird Eisen oder Stahl.

Das Material aus dem das Flügelrad besteht sollte mindestens eine Stärke von 1 Millimeter haben und ein einzelner Flügel eine Breite von mindestens 635 Millimeter. Die Flügel sollen den Boden der Gabelschranke mit einem Abstand < 3 Millimeter passieren.