Haben Sie sich jemals gefragt, wie ein induktiver Näherungssensor das Vorhandensein eines metallischen Ziels erkennen kann? Während die zugrunde liegende Elektrotechnik anspruchsvoll ist, ist das Grundprinzip der Bedienung nicht allzu schwer zu verstehen.
Das Herzstück eines induktiven Näherungssensors („prox“ – „Sensor“ oder kurz „Prox-Sensor“) ist ein elektronischer Oszillator, der aus einer induktiven Spule aus zahlreichen Windungen sehr feinen Kupferdrahtes, einem Kondensator zum Speichern elektrischer Ladung und einer Energiequelle zur elektrischen Anregung besteht. Die Größe der induktiven Spule und des Kondensators sind aufeinander abgestimmt, um eine selbsterhaltende Sinuswellenschwingung mit einer festen Frequenz zu erzeugen. Die Spule und der Kondensator wirken wie zwei elektrische Federn, zwischen denen ein Gewicht hängt, das ständig Elektronen zwischen sich hin und her drückt. Elektrische Energie wird in die Schaltung eingespeist, um die Schwingung zu initiieren und aufrechtzuerhalten. Ohne Energie zu erhalten, würde die Schwingung aufgrund der geringen Leistungsverluste durch den elektrischen Widerstand des dünnen Kupferdrahtes in der Spule und anderer parasitärer Verluste zusammenbrechen.
Die Schwingung erzeugt ein elektromagnetisches Feld vor dem Sensor, da sich die Spule direkt hinter der „Fläche“ des Sensors befindet. Der technische Name der Sensorfläche lautet „aktive Fläche“.
Wenn ein Stück leitfähiges Metall in die durch die Grenzen des elektromagnetischen Feldes definierte Zone eintritt, wird ein Teil der Schwingungsenergie in das Metall des Targets übertragen. Diese übertragene Energie erscheint als winzige zirkulierende elektrische Ströme, die Wirbelströme genannt werden. Aus diesem Grund werden induktive Proxe manchmal Wirbelstromsensoren genannt.
Die fließenden Wirbelströme stoßen beim Zirkulieren auf elektrischen Widerstand. Dies erzeugt eine geringe Verlustleistung in Form von Wärme (genau wie eine kleine elektrische Heizung). Die Verlustleistung wird nicht vollständig durch die interne Energiequelle des Sensors ersetzt, sodass die Amplitude (der Pegel oder die Intensität) der Schwingung des Sensors abnimmt. Schließlich nimmt die Schwingung so weit ab, dass eine andere interne Schaltung, ein Schmitt-Trigger, erkennt, dass der Pegel unter einen vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist. 
Dieser Schwellenwert ist der Pegel, bei dem das Vorhandensein eines Metalltargets definitiv bestätigt wird. Bei Detektion des Ziels durch den Schmitt-Trigger wird der Sensorausgang eingeschaltet.
Die kurze Animation rechts zeigt die Wirkung eines Metalltargets auf das oszillierende Magnetfeld des Sensors. Wenn Sie sehen, dass das aus dem Sensor kommende Kabel rot wird, bedeutet dies, dass Metall erkannt wurde und der Sensor eingeschaltet wurde. Wenn das Ziel verschwindet, können Sie sehen, dass die Schwingung auf ihren maximalen Pegel zurückkehrt und der Ausgang des Sensors wieder ausgeschaltet wird.
Möchten Sie mehr über die grundlegenden Funktionsprinzipien induktiver Näherungssensoren erfahren? Hier ist ein kurzes YouTube-Video zu den Grundlagen:
