Induktiver Näherungssensor LJ12A3-4-Z/AX, NPN - NC, 3 Pin, 5...40V

Induktiver Näherungssensor LJ12A3-4-Z/AX, NPN - NC, 3 Pin, 5...40V
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Art.Nr.: 4531

Wie Sie dies bei uns schon kennen, wollen wir hier nicht nur verkaufen, sondern Sie vor dem Kauf informieren und Ihnen auch nach dem Kauf bei Fragen zur Seite stehen.

Was:
Es geht hier um Näherungssensoren bzw. Näherungsschalter. Im Gegensatz zu (passiven) magnetischen Näherungssensoren werden von diesem aktiven(!) Bauteil relativ schwache elektromagnetische (bei induktiven Sensoren) bzw. elektrische Felder (bei kapazitiven Sensoren) erzeugt und per Elektronik überwacht. Kommt ein Objekt (metallisch bei induktiven Sensoren oder beliebiger Art bei kapazitiven Sensoren) in den Bereich des Feldes, wird dieses erkannt und der Ausgang entsprechend umgeschaltet. Außerdem verfügen alle unsere Sensoren über eine LED, die den Zustand des Ausganges auch optisch anzeigen.

Um die Sache "komplizierter" zu machen, gibt es diese Sensoren nicht nur als induktive oder kapazitive Sensoren (s.o., ausführlicher unten), sondern auch noch in verschiedenen Durchmessern (je dicker, um so größer wird die Entfernung, in der ein Objekt noch erkannt werden kann) und mit unterschiedlichem Ausgangsverhalten.

Ausgangsverhalten
Da diese Sensoren intern nicht nur einfache Schalter sind, sondern aktive elektronische Bauteile darstellen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie sich solch ein Bauteil nach außen verhalten soll, sprich: was der Ausgang tut, wenn kein Objekt in der Nähe ist (=Normal-Zustand) bzw. wenn eben ein Objekt in der Nähe ist (=Aktiv-Zustand).

Es gibt prinzipiell vier mögliche Bauweisen für Näherungssensoren (=4 verschiedene Sensor-Ausgangstypen):

 Varianten- Bezeichnungen

Normal-Zustand

LED an bei

Aktiv-Zustand

1: NPN - NO Ausgang inaktiv/offen Aktiv Ausgang mit Masse verbunden
2: PNP - NO* Ausgang inaktiv/offen Aktiv Ausgang mit Plus verbunden
3: NPN - NC Ausgang mit Masse verbunden Normal Ausgang offen
4: PNP - NC Ausgang mit Plus verbunden Normal Ausgang offen

Beispiel: Die Variante 1 (=die am häufigsten eingesetzte Variante) nennt sich NPN - NO (mit NPN=Bezeichnung eines Transistors, der prädestiniert dafür ist, nach Minus bzw. Masse zu schalten und mit NO=Normally Open=im Normalzustand geöffnet - im Gegensatz zu NC=Normally Closed=im Normal-Zustand geschlossen). Der Ausgang dieser Variante ist also im Normal-Zustand offen, die LED aus. Im Aktiv-Zustand, also "Objekt in der Nähe erkannt", wird der Ausgang gegen Minus/Masse gezogen und die LED geht an. Diese Version ist deshalb die am häufigsten verwendete, weil
a) die LED im aktiven Zustand leuchtet und auch der interne Schalter dann schließt (anstatt zu öffnen wie bei den NC-Versionen) und
b) im Aktiv-Zustand der Ausgang gegen Masse gezogen wird, was nicht nur die übliche Vorgehensweise bei digitalen Schaltungen ist (weil oft interne Pullup-Widerstände in den Eingängen verbaut sind), sondern auch, weil damit Relais geschaltet werden können, die eine andere Versorgungsspannung benötigen, als der Näherungssensor selbst.

*: Diese eine Variante (PNP-NO; s.o.) unserer induktiven Näherungssensoren arbeitet erst bei Spannungen von etwas über 5V, ist also nicht direkt in einer 5V Digitalschaltung einzusetzen, wie dies bei allen unseren(!) anderen induktiven Typen der Fall ist.

Tipp: Die Verhaltensweise des Ausganges ist im Bauteil fest vorgegeben; es gibt also vier verschiedene(!) Typen von z.B. induktiven Näherungssensoren mit 12mm Durchmesser bei uns zu kaufen. Wenn Sie für eine vorhandene Schaltung einen bestimmten Typen als Ersatz benötigen, dann wählen Sie genau diesen Typ wieder aus. Wenn Sie eine eigene neue Schaltung mit Näherungssensoren ausstatten wollen, können Sie einen beliebigen Typen auswählen.

Sie erhalten in diesem Angebot einen induktiv Näherungssensor vom Typ NPN - NC. Im Prinzip arbeitet dieser wie ein Metallsuchgerät. Durch die kleine Bauform sind die Abstände, in denen Metall erkannt wird, aber relativ klein. Hier bei diesem Modell mit 12mm Kopfdurchmesser sind Metalle in 0 ... 4mm Entfernung erkennbar. Diese Entfernungsangaben gelten immer für eine standardisierte Eisenplatte (Fe360) einer bestimmten Größe. Soll nur ein sehr dünnes Blech, ein dünner Stab und/oder andere Metalle als Eisen erkannt werden, reduzieren sich die Erkennungs-Entfernungen. Für größere Entfernungen bzw. sichere Erkennung auch von kleineren/dünneren Aluminium- oder Messingteilen empfehlen wir die 18mm Näherungssensoren, die je nach Material in bis zu 8mm Entfernung einzusetzen sind. Sollen auch andere Materialien (z.B. Nichtmetalle wie Holz, Kunststoff, Pulver und auch Flüssigkeiten) erkannt werden, müssen kapazitive Näherungssensoren verwendet werden, die noch größere Reichweiten bis über 50mm aufweisen können. Der hier angebotene Näherungssensor kann problemlos dauerhaft hohe Schaltfrequenzen vertragen. und zeigt dabei keinerlei Prellen am Umschaltpunkt, wie dies viele mechanische Schalter tun. Durch die eingebaute Hysterese findet immer am gleichen Punkt eine eindeutige Schaltzustandsänderung statt. Eine Entprellung ist hier also nicht erforderlich.


Der hier angebotene, induktive 12mm Näherungssensor
(komplett mit 2 Muttern + 2 Zahn-/U-Scheiben)


LED zur Überwachung des Zustandes (12mm Version)
 

Unterschiede: Induktiv <=> Kapazitiv
Während induktive Näherungssensoren nur auf Metalle, insbesondere Eisen/Stahl, reagieren, sind kapazitive Sensoren für sehr viele Materialien geeignet: sei es ein dünnes Alublech, eine Glasflasche, Wasser oder ein Finger. Kapazitive Sensoren arbeiten mit elektrischen Feldern. Sie registrieren Änderungen der Permittivität der Umgebung und zeigen dies durch eine LED an und schalten den Ausgang entsprechend um. Mit kapazitiven Näherungssensoren können auch Änderungen hinter anderen Objekten (z.B. Wasserstand in einem Kunststoff-Behälter, Finger über einer Holzplatte) registriert werden, sofern die Empfindlichkeit einstellbar ist. Bei unseren kapazitiven Näherungssensoren ist die Empfindlichkeit immer einstellbar (siehe Bild unten). Induktive wie auch kapazitive Näherungssensoren arbeiten berührungslos: ein direkter Kontakt ist bei beiden nicht erforderlich.


Bei unseren kapazitiven Näherungssensoren ist die Empfindlichkeit einstellbar.

Vorteile gegenüber mechanischen Schaltern:
Induktive und kapazitive Näherungssensoren arbeiten a) berührungslos und b) voll elektronisch. Auch im Inneren sind keine mechanischen Komponenten (im Gegensatz zu magnetischen Reed-Kontakten) verbaut. Die Lebensdauer und die reproduzierbare Genauigkeit sind auch über lange Zeiträume sehr hoch. Die Sensoren sind i.a. voll gekapselt. Alle unsere Sensoren erreichen z.B. IP68, können also bedenkenlos auch dauerhaft unter Wasser eingesetzt werden. Zudem sind unsere Sensoren (im Gegensatz zu mechanischen Schaltern) unempfindlich gegenüber Erschütterungen, halten also hohe G-Belastungen (Schläge etc.) aus. Wir liefern alle unsere Näherungssensoren mit zwei Muttern und zwei Zahn-/Unterlegscheiben aus. Sie können so dauerhaft und sicher an Flächen oder Winkeln befestigt werden.

Einsatz:
Näherungssensoren können sehr gut als präzise Endschalter oder Nullpunkt- bzw. Referenzschalter verwendet werden. Im Gegensatz zu mechanischen Schaltern treten hier keine Abnutzungserscheinungen und damit auch keine schleichenden Fehlmessungen mehr auf. Zudem reagieren Näherungssensoren deutlich weniger auf Temperaturänderungen als mechanische Schalter. Die Wiederholgenauigkeit kann um Faktor 10 ... 100 besser als bei mechanischen Schaltern sein. Näherungssensoren werden aber auch zum Zählen von Produkten oder Ereignissen, zur Material-Unterscheidung und Erkennung von Münzen eingesetzt. Empfindliche induktive oder kapazitive Näherungssensoren werden heute auch gerne zur automatischen Nivellierung des Druckbettes von 3D-Druckern verwendet (Tipp: Bei einem Heizbett aus dünner Aluplatte und dickerem Glas darüber reichen die 12mm Sensoren i.d.R. nicht aus. Hier ggf. induktive 18mm Näherungssensoren oder gleich kapazitive Näherungssensoren verbauen !) Näherungssensoren können auch Rotationsbewegungen bzw. Drehzahlen berührungslos überwachen. Meist werden die Näherungssensoren fest verbaut und ein Objekt (z.B. Nase oder Stift an einem Verfahrschlitten, Nut in einer Scheibe, Zahn eines Zahnrades etc.) fährt seitlich oder frontal am Kopf des Näherungssensors vorbei und löst diesen damit aus. Man kann auch eine Platte auf den Kopf des Näherungssensors zu bzw. davon weg bewegen (s. Bilder unten). Kapazitive Näherungssensoren können, sofern sie wie unsere eine einstellbare Empfindlichkeit haben, auch zur Erfassung von Füllständen von Flüssigkeiten oder Pulvern sogar hinter Glas, Kunststoff etc. eingesetzt werden. Ebenso können damit berührungslose, unsichtbare Schalter realisiert werden, wenn ein solcher kapazitiver Näherungssensor unter einer Holz-, Glas- oder Kunststoffplatte verbaut ist: Das Auflegen oder Nähern der Hand bzw. eines Fingers über der Platte reicht zum Schalten aus.

Betrieb:
Induktive und kapazitive Näherungssensoren sind aktive elektronische Komponenten, die mit Spannung versorgt werden. Viele Näherungssensoren sind für einen relativ weiten Spannungsbereich ausgelegt und verbrauchen nur sehr wenig Strom. Es gibt allerdings wenige Typen, die schon ab unter 5Volt arbeiten. Vorteil: Sie können damit direkt Eingänge von elektronischen 5V-Schaltungen ansteuern. Außerdem können diese Näherungssensoren in Reihe oder auch parallel geschaltet werden (weitere Hinweise dazu auf den Info-Seiten in unserem Servicebereich).

Vergleich zu Anderen (wichtig !):
Auch wenn die Bauteile-Bezeichnungen bei Näherungssensoren oft identisch sind, gibt es jede Menge unterschiedlicher Hersteller, die auch unterschiedliche interne Verschaltungen und Elektroniken aufweisen. Alle von uns angebotenen Näherungssensoren sind verpolungssicher, d.h. ein versehentliches Verpolen von Plus und Minus (selbst bei 40Volt) zerstört unsere(!) Sensoren nicht. Unsere induktiven Näherungssensoren arbeiten auch noch bei unter 5V (Ausnahme: PNP-NO Type) und bis mindestens 40V, auch wenn die Spezifikation nur 6...36V vorgibt. Die Empfindlichkeit unserer Sensoren ist übrigens weitgehend unabhängig von der Betriebsspannung. Weiterhin sind alle(!) unsere Näherungssensoren mit einer LED ausgestattet, die den Ausgangs-Zustand anzeigt. Bei Betrieb mit 5 Volt ist der Ausgang bei unseren Näherungssensoren direkt TTL kompatibel, d.h. ganz ohne weitere Widerstände o.ä. kommt am Ausgang eine Spannung, die als Low bzw. High erkannt wird, heraus, um digitale Schaltungen zuverlässig anzusteuern (siehe Bild oben). Unsere Näherungssensoren weisen dabei einen sehr niedrigen Ruhestromverbrauch von nur 0,2mA (kapazitive Sensoren) bzw. ca. 1mA (induktive Sensoren) auf. Sollen digitale Schaltungen mit 3,3V oder weniger angesteuert werden, reicht eine entsprechende Zehnerdiode gegen Masse am Ausgang aus, alternativ ein Spannungsteiler. Dann sind die Ausgangspegel neben TTL 5V und CMOS 5V auch für LVTTL 3,3V, CMOS 2,5V und CMOS 1,8V kompatibel, weil a) das LOW-Potential bei unseren Näherungssensoren intern so weit nach 0V gezogen wird und b) das HIGH-Potential praktisch verlustfrei bis zur Versorgungsspannung reicht und c) die interne LED eine separate interne Beschaltung hat (statt einfach auf den Ausgang geklemmt zu sein). Natürlich kann stattdessen auch direkt ein Relais angeschlossen werden (selbst unser fettes 200A Relais !). 

Technische Daten:

  • Modell: LJ12A3-4-Z/AX
  • Art: induktiver Näherungssensor
  • Type: NPN - NC
  • Reichweite: 4mm bei Eisenplatte 12x12x1mm
  • Versorgungs-Spannung: 5 ... 40 V (DC); siehe Text
  • Ruhestromverbrauch: nur 0,9mA (bei 5V)
  • Verpolungsschutz: Ja !
  • LED-Anzeige: Ja
  • Empfindlichkeits-Einstellbarkeit: Nein (nur bei kapazitiven Näherungssensoren)
  • Schutzart: IP68
  • TTL 5V und CMOS 5V direkt kompatibel: Ja
  • Relais direkt anschließbar: Ja
  • Gehäuse-Maße:
    Durchmesser: 12mm
    Gewinde: M12x1
    Länge Sensor: 62mm
  • Kabel:
    Art: 3 adriges Kabel: Plus(braun) / Minus=Masse(blau) / Ausgang(schwarz)
    Kabellänge: 1,25 m !
  • Lieferumfang:
    Näherungssensor
    2 Muttern
    2 Zahn-/Unterlegscheiben


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