Abstandssensor

Ein Abstandssensor (auch Distanzsensor) ist ein technisches Bauteil zur Entfernungsmessung. Er misst den Abstand zwischen sich und einem Objekt, in der Regel berührungslos.

Im Gegensatz dazu erzeugen Näherungsschalter und Näherungsinitiatoren nur ein Schaltsignal bei Annäherung an ein Objekt.

Inhaltsverzeichnis

Funktionsprinzipien

Bei der Abstandsbestimmung detektiert der Sensor in der Regel Richtung oder Laufzeit eines aktiv ausgesandten, am Objekt reflektierten Signales. Der Abstand kann aber auch kapazitiv, induktiv oder anhand der Parallaxe bzw. eines Stereobildes einer elektronischen Kamera bestimmt werden.

Die aktiv ausgesandten Messstrahlen von Abstandssensoren sind z. B. Licht, Infrarotstrahlung, Radiowellen, Mikrowellen, Terahertzstrahlung oder Ultraschall. Kapazitive Abstandssensoren arbeiten lediglich mit einem elektrischen Wechselfeld.

Messmethoden

Gebräuchlich sind Laufzeit- und Phasenlage-Messungen mit Funkwellen (siehe auch Radar), Licht und Infrarot (siehe LIDAR, Laserentfernungsmessung, bei Waffensystemen auch Lasermesseinheit genannt) und mit Ultraschall (Ultraschall-Abstandssensor). Weitere optische Verfahren der Abstandsmessung sind unter anderem die Triangulation, bzw. Lasertriangulation, die chromatisch-konfokale Abstandsmessung, die Konfokaltechnik und die konoskopische Holografie.

Kapazitive Abstandssensoren benötigen zwei voneinander isolierte metallische Teile, deren Distanz sie anhand der zwischen ihnen bestehenden Kapazität bestimmen. Eines der Teile ist die Werkstückoberfläche und führt Erdpotential. Der andere Teil (Sensorelektrode) ist in einen Schwingkreis oder einen astabilen Multivibrator eingebunden, dessen Frequenz mit dem Abstand steigt. Häufig verwende, insbesondere in industrieller Umgebung werden Wirbelstromsensoren. Im Sensor ist dazu eine Spule integriert, die mit hochfrequentem Strom durchflossen wird. Dadurch bildet die Spule ein Feld aus, das in gegenüberliegende Metalle induziert wird. Dort bilden sich nach der Lenzschen Regel Wirbelströme aus, die dem Sensorfeld entgegenwirken und dieses bedämpfen. Dadurch ist eine präzise Abstandsmessung möglich.

Anwendungen

Eingesetzt werden Abstandssensoren in der Robotik und Automatisierungstechnik, im Maschinenbau und an Waffensystemen. Transportable Geräte bzw. Handgeräte werden im Bauwesen und bei der Vermessung, hier kombiniert mit einer Winkelmessung in Theodoliten integriert, verwendet.

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