一、核心定位与测量原理

PEL 系统是 SENTRONIC AG 推出的非接触式气动测量技术方案，核心基于滞止压力（Staudruck）原理，以压缩空气为测量介质，适用于工业场景中精密位置检测、存在性判断及质量控制。

1. 核心工作流程

1. 介质供给：采用 1~1.4bar 压缩空气（或氮气、氩气等非腐蚀性气体）作为测量介质，多数工业场景可直接利用现有气源；

2. 压力变化关联：传感器喷嘴（Fühlerdüse）与被测工件（Werkstück）的距离（s）改变时，喷嘴出口的滞止压力同步变化 —— 距离缩小则压力升高，距离扩大则压力降低；

3. 信号转换：通过内置的压力检测组件（如磁活塞、压电晶体），将压力变化转换为数字信号（开关模式） 或模拟信号（测量模式），实现检测结果输出；

4. 精度保障：通过 “屏障（Blende）” 调节测量范围与分辨率（屏障孔径越小，测量范围越窄但精度越高），并采用惠斯通电桥（Wheatstone’sche Brücke）结构抵消气源压力波动，避免测量误差。

二、PEL 系统核心优势

1. 材料无关性（Unabhängig vom Material）

• 非接触式测量（仅通过气流作用，作用力仅 - 6~10g），可检测所有能形成滞止压力的材料，不受颜色、透明度、表面状态限制；

• 适配场景：金属、塑料、橡胶、纸张、薄膜、软木、织物等各类工件检测。

2. 强环境耐受性（Unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen）

• 可在极端工业环境稳定工作：耐受粉尘、油雾、冷却液、振动、高低温及电磁干扰（EMV），甚至适配核区域；

• 自清洁功能：喷出的气流会持续清洁喷嘴与测量表面，减少污染物对精度的影响。

3. 高精度与稳定性（Präzision nach Mass）

• 重复精度：传感器长期（数年）重复精度达 0.2μm；

• 尺寸适配：最小喷嘴外径 1.2mm，可安装于狭小空间；

• 测量范围：

• 常规检测距离：0~3mm（精度要求不同可调整，如 0.3mm 距离下可达 μm 级精度）；

• 空气屏障（Luftschranken）：最大检测范围 100mm，可检测≥0.2mm 孔径的刀具断裂；

• 长期稳定性：无机械磨损（非接触），寿命长且精度无衰减。

三、两大应用模式（Messen oder Schalten）

1. 开关模式（Schalten）—— 数字信号输出

• 功能：将滞止压力变化转换为 “有 / 无”（Ja/Nein）数字信号，用于工件存在性、到位检测；

• 输出类型：支持 PNP、NPN 晶体管输出或 Reed（干簧管）输出，可直接接入 PLC、DCS 等控制系统，无需额外适配；

• 关键设计：开关阈值可在滞止压力开关上手动调节，适配不同检测需求。

2. 测量模式（Messen）—— 模拟信号输出

• 功能：将滞止压力变化转换为 1~10VDC 模拟信号，用于工件尺寸、位置的定量测量，适配质量控制场景；

• 校准要求：需使用标准件（Master，如标准环、标准销）进行初始校准，设定公差范围并记录质量数据；

• 组件配合：需搭配测量销（Messdorne）、标准环（Masterringe），通过压电晶体（Piezzokristall）实现压力 - 电量转换，再经放大器输出可读取的尺寸偏差信号。

四、关键组件与技术设计

1. 喷嘴类型（Düsen）—— 决定测量范围

2. 压力补偿结构 —— 保障精度稳定

• 设计原理：采用惠斯通电桥类似结构，通过屏障（R1、R2）、调节喷嘴（Rv）与传感器喷嘴（Rx）组成 “气流电阻桥”；

• 补偿逻辑：当气源压力波动时，调节喷嘴（Rv）可校准另一侧压力，使磁活塞（MK）保持稳定位置，仅响应 “喷嘴 - 工件距离变化” 导致的压力差，避免气源波动影响精度；

• 信号判断：通过 2 个 Reed 触点识别磁活塞位置，输出 “过小（zu klein）、合格（i.O.）、过大（zu gross）” 三种状态。

3. 输出系统设计

（1）电气输出（Elektrischer Ausgang）

• 传感器类型：支持 Reed 触点、霍尔传感器（Hall-Sensor）、电感传感器（Induktiv-Sensor）；

• 响应速度：电感传感器无磁铁设计，仅响应金属活塞，适合高速检测场景；

• 信号用途：直接触发控制动作（如停机、分拣）或传输至上位机进行数据记录。

（2）气动输出（Pneumatischer Ausgang）

• 核心组件：磁性双阀（2-fach-Ventil），含 2 个独立 2/2-way 阀，可等效 3/2-way 阀功能；

• 工作原理：通过磁活塞的磁力控制钢球开关，实现气流通断；

• 扩展设计：大流量需求时可搭配气动放大器（pneumatischer Verstärker）；

• 性能参数：工作压力 0.3~2bar，流量 0.2Nm³/h（1.4bar 时），寿命≥10⁷次开关。

五、技术参数与组件组合

1. 基础技术参数

2. 标准组件组合（Düse + PEL-Schalter）

• 核心逻辑：喷嘴孔径与 PEL 开关的屏障孔径需匹配，确保气流电阻平衡；

• 典型组合示例（文档表中提取）：

• 1.0mm 喷嘴（APA4..10）+ 1x APA1..AA07 或 2x APA1..AC05；

• 锥形喷嘴（APA4 DA10）+ 1x APA1.AA05 + 2x APA1.AC03；

• 空气屏障（APA4 GA32）+ 1x APA1.AA03。

六、系统校准与扩展性

1. 校准要求

• 所有测量模式需使用 “标准件（Master）” 进行初始校准，确保测量基准统一；

• 桥式结构需通过调节喷嘴（Rv）平衡压力，抵消气源或环境变化的影响。

2. 扩展性

• 系统兼容：可与任何外部控制系统（如 PLC、PC）集成，现有气动测量系统可通过 PEL 组件升级；

• 功能扩展：支持增加测量销、多喷嘴阵列，实现多维度检测（如带厚度测量、自动测量销）。

七、典型应用方向

• 精密位置检测：细小零部件（如 0.2mm 孔径刀具）的到位、断裂检测；

• 尺寸测量：带材厚度、工件直径 / 高度的定量测量与公差判断；

• 质量控制：批量生产中工件尺寸一致性检测，自动筛选合格 / 不合格品；

• 恶劣环境应用：粉尘车间、机床加工区的非接触检测（避免机械磨损）。