Näherungsschalter: induktiv oder kapazitiv, PNP oder NPN, Schaltabstand, Anschlussfarben
Induktiv für Metall, kapazitiv für fast alles: Hier steht, wie Näherungsschalter funktionieren, was Sn und gesicherter Schaltabstand bedeuten, wann PNP, NPN, 2-Draht oder NAMUR passt und welche Ader braun, blau, schwarz und weiß ist.
Induktiv, kapazitiv oder magnetisch
Näherungsschalter erkennen ein Objekt berührungslos und ohne Verschleiß. Welches Prinzip passt, entscheidet das Material, das erkannt werden soll.
| Prinzip | So funktioniert es | Erkennt | Typischer Einsatz |
|---|---|---|---|
| Induktiv | Eine Spule erzeugt ein hochfrequentes Wechselfeld. Metall im Feld entzieht ihm Energie, der Sensor schaltet. | nur Metall | Endlagen, Teilezählung, Drehzahl an Zahnrädern, Positionen an Maschinen |
| Kapazitiv | Die aktive Fläche bildet mit der Umgebung einen Kondensator. Jedes Material mit anderer Dielektrizitätszahl als Luft verändert die Kapazität. | Metall, Kunststoff, Holz, Glas, Flüssigkeiten, Schüttgut | Füllstand, auch durch eine Behälterwand aus Kunststoff oder Glas |
| Magnetisch | reagiert auf das Feld eines Dauermagneten | Magnete, auch durch nicht magnetische Wände | Kolbenposition am Pneumatikzylinder, Türüberwachung |
Im Sortiment stehen 2.305 induktive und 56 kapazitive Näherungsschalter von Pepperl+Fuchs. Kapazitive Sensoren reagieren auch auf Feuchtigkeit und Ablagerungen. Darum haben 31 der 56 im Sortiment einen Empfindlichkeitseinsteller, mit dem man sie auf das Medium abgleicht.
Schaltabstand: Sn, gesicherter Abstand und Material
Der Bemessungsschaltabstand Sn im Datenblatt ist nach DIN EN 60947-5-2 mit einer quadratischen Messplatte aus Baustahl S235 (früher St 37), 1 mm dick, gemessen. Für die Planung zählt der gesicherte Schaltabstand Sa. Er beträgt 81 % von Sn und deckt Fertigungsstreuung, Temperatur und Spannung ab. Bei Sn = 10 mm schaltet der Sensor also sicher bis 8,1 mm.
| Bauform | Sn bündig | Sn nicht bündig |
|---|---|---|
| M8 | 1,5 mm | 2,5 mm |
| M12 | 2 mm | 4 mm |
| M18 | 5 mm | 8 mm |
| M30 | 10 mm | 15 mm |
Das sind die Normschaltabstände der Standardbauformen. Sensoren mit erhöhtem Schaltabstand erreichen bei gleicher Baugröße deutlich mehr, der Wert steht im Datenblatt.
Andere Metalle als Stahl verkürzen den Schaltabstand. Hersteller geben dafür Reduktionsfaktoren an. Typische Werte aus Datenblättern nach DIN EN 60947-5-2:
| Material | Reduktionsfaktor (typisch) | Beispiel bei Sn = 10 mm |
|---|---|---|
| Stahl S235 (St 37) | 1,0 | 10 mm |
| Edelstahl | 0,6 bis 1,0 | 6 bis 10 mm |
| Messing | 0,35 bis 0,55 | 3,5 bis 5,5 mm |
| Aluminium | 0,25 bis 0,5 | 2,5 bis 5 mm |
| Kupfer | 0,2 bis 0,45 | 2 bis 4,5 mm |
Sogenannte Faktor-1-Sensoren schalten bei allen Metallen im gleichen Abstand. Wer Aluminium oder Messing erkennen muss, wählt einen solchen Sensor oder rechnet mit dem Faktor aus dem Datenblatt.
Bündig oder nicht bündig einbauen
Bündige Sensoren lassen sich bis zur Vorderkante in Metall einbauen, weil ihr Feld nach vorne gerichtet ist. Sie sind mechanisch geschützt, haben aber den kleineren Schaltabstand. Nicht bündige Sensoren brauchen rund um den Sensorkopf eine metallfreie Zone, schalten dafür auf größere Entfernung. Wie groß der Freiraum sein muss und welcher Abstand zwischen zwei Sensoren nötig ist, damit sie sich nicht gegenseitig stören, steht in der Einbauzeichnung des Herstellers. Von den induktiven Sensoren im Sortiment sind 1.255 bündig und 782 nicht bündig einzubauen.
PNP oder NPN, Schließer oder Öffner
Bei Gleichspannungssensoren mit Transistorausgang beschreibt PNP oder NPN, welches Potential der Ausgang schaltet:
- PNP – plusschaltend: Der Ausgang legt im geschalteten Zustand +24 V an die Last. Die Last liegt zwischen Ausgang und 0 V. In Europa sind SPS-Eingänge überwiegend für plusschaltende Geber ausgelegt.
- NPN – minusschaltend: Der Ausgang schaltet nach 0 V. Die Last liegt zwischen +24 V und Ausgang. Verbreitet bei Steuerungen aus Asien und Nordamerika.
Ein PNP-Sensor an einem Eingang für NPN-Geber funktioniert nicht, und umgekehrt. Vor der Bestellung also prüfen, für welche Geber die Eingangskarte ausgelegt ist. Im Sortiment sind 1.151 induktive Sensoren PNP und 474 NPN.
Die Schaltfunktion sagt, was bei erkanntem Objekt passiert: Der Schließer (NO) schaltet durch, der Öffner (NC) sperrt. Antivalente Sensoren haben beide Ausgänge gleichzeitig. Damit kann die Steuerung einen Drahtbruch erkennen, weil immer genau ein Ausgang aktiv sein muss.
2-Draht, 3-Draht, 4-Draht und NAMUR
| Ausführung | Anschluss | Darauf achten |
|---|---|---|
| 3-Draht DC | L+, L−, ein Schaltausgang | Standard an der SPS, PNP oder NPN |
| 4-Draht DC | L+, L−, zwei Ausgänge | Schließer und Öffner gleichzeitig (antivalent) oder umschaltbar |
| 2-Draht DC oder AC | Sensor in Reihe mit der Last | Im gesperrten Zustand fließt ein Reststrom, im geschalteten fällt Spannung am Sensor ab. Beides muss zum SPS-Eingang oder Relais passen, dazu der Mindestlaststrom aus dem Datenblatt. |
| NAMUR (DIN EN 60947-5-6) | 2-Draht, an Trennschaltverstärker | Kein Schaltausgang, sondern ein Stromsignal: unter 1,2 mA aus, über 2,1 mA ein, bei etwa 8,2 V Speisespannung. Der Verstärker erkennt auch Drahtbruch und Kurzschluss. |
NAMUR-Sensoren sind der Standard im explosionsgefährdeten Bereich, weil sie mit kleinen Strömen arbeiten und an eigensicheren Stromkreisen betrieben werden. Im Sortiment sind 256 NAMUR-Sensoren und weitere 34 NAMUR-Sensoren mit Sicherheitsfunktion. Welche Zone welches Gerät verlangt, erklärt der Ratgeber Ex-Zonen und ATEX.
Anschlussfarben und Steckerbelegung
Die Adernfarben von DC-Sensoren folgen der Konvention aus DIN EN 60947-5-2. Sie gilt für Kabelsensoren und für die Sensor-Aktor-Leitung am M8- oder M12-Stecker:
| Ader | Pin M12 / M8 | Funktion |
|---|---|---|
| braun (BN) | 1 | L+, typisch +24 V |
| weiß (WH) | 2 | zweiter Ausgang, etwa Öffner bei antivalenten Sensoren |
| blau (BU) | 3 | L−, 0 V |
| schwarz (BK) | 4 | Schaltausgang |
Der 3-Draht-Sensor belegt die Pins 1, 3 und 4. Verbindlich ist immer das Anschlussbild im Datenblatt, besonders bei 2-Draht-Sensoren und Sonderfunktionen. Die vollständige Belegung mit Kodierungen steht im Ratgeber M12-Stecker-Belegung.
Kabel oder Stecker, PUR oder PVC
Sensoren gibt es mit festem Kabel oder mit Gerätestecker. Der Stecker macht den Tausch einfach: Sensor abschrauben, neuen aufstecken, ohne neu zu verdrahten. Am häufigsten ist M12, 4-polig, bei kleinen Bauformen M8, 3-polig. Die passende Sensor-Aktor-Leitung wählt man nach dem Mantel:
- PUR: abriebfest, öl- und kühlmittelbeständig, für Schleppketten und bewegte Maschinenteile. 1.652 der 3.020 Sensor-Aktor-Leitungen im Sortiment haben einen PUR-Mantel.
- PVC: günstiger, für feste Verlegung ohne Öl und Bewegung (643 im Sortiment).
Fertig konfektionierte Leitungen mit Buchse an einem Ende gibt es als konfektionierte Sensor-Aktor-Kabel, nach Länge und Stecker auch unter M12-Kabel.
Beispiele aus dem Sortiment
- Pepperl+Fuchs 085322 – induktiv M12, PNP Schließer, bündig, Stecker M12, 10–30 V DC
- Pepperl+Fuchs 085334 – induktiv M18, PNP Schließer, nicht bündig, Stecker M12
- Pepperl+Fuchs 304615-0029 – induktiv M8, NPN Schließer, bündig, Stecker M8 3-polig
- Pepperl+Fuchs 086348 – induktiv M18, PNP, Kunststoffgehäuse, IP68 und IP69K
- Pepperl+Fuchs 025998 – induktiv M12, 2-Draht, Edelstahl, Kabel 2 m
- Pepperl+Fuchs 70133039 – induktiv M12, NAMUR, bündig
- Pepperl+Fuchs 189963 – kapazitiv M30, PNP Schließer, Edelstahl, 10–60 V DC
- Pepperl+Fuchs 051968 – kapazitiv, quaderförmig, NPN Schließer
- Phoenix Contact SAC-4P-5,0-PUR/M12FS – Sensor-Aktor-Kabel M12 Buchse, 4-polig, PUR, 5 m
- Phoenix Contact SAC-3P-5,0-PUR/M8 – Sensor-Aktor-Kabel M8, 3-polig, PUR, 5 m
Induktive Näherungsschalter Kapazitive Näherungsschalter Sensor-Aktor-Leitungen
Häufige Fragen
Induktiver oder kapazitiver Sensor – wo liegt der Unterschied?
Der induktive Sensor erkennt nur Metall über ein magnetisches Wechselfeld. Der kapazitive erkennt fast jedes Material über ein elektrisches Feld, auch Kunststoff, Holz und Flüssigkeiten, ist dafür empfindlicher gegen Feuchtigkeit und Schmutz.
PNP oder NPN – was brauche ich?
Das hängt vom Eingang der Steuerung ab. PNP schaltet +24 V auf den Eingang und ist in Europa der Normalfall. NPN schaltet nach 0 V. Die Angabe steht im Datenblatt der Eingangskarte.
Was bedeuten die Farben braun, blau, schwarz und weiß?
Braun ist L+, blau ist L−, schwarz der Schaltausgang, weiß ein zweiter Ausgang. Beim M12-Stecker entspricht das den Pins 1, 3, 4 und 2.
Warum schaltet mein induktiver Sensor bei Aluminium erst später?
Der Schaltabstand gilt für Stahl. Bei Aluminium sinkt er je nach Sensor auf ein Viertel bis die Hälfte. Abhilfe ist ein Faktor-1-Sensor oder ein kleinerer Abstand.
Was ist ein NAMUR-Sensor?
Ein 2-Draht-Sensor nach DIN EN 60947-5-6, der ein Stromsignal statt eines Schaltausgangs liefert. Er braucht einen Trennschaltverstärker und wird vor allem im Ex-Bereich eingesetzt.
Quellen: DIN EN 60947-5-2 (Näherungsschalter); DIN EN 60947-5-6 (NAMUR-Schnittstelle); DIN EN 61131-2 (SPS-Eingänge); Herstellerdatenblätter induktiver Sensoren zu Bemessungsschaltabstand und Reduktionsfaktoren; Herstellerangaben zu 2.305 induktiven und 56 kapazitiven Näherungsschaltern und 3.020 Sensor-Aktor-Leitungen in unserem Sortiment, Stand 30.10.2026.