Optoelektronischer Sensor

Funktionsweise Optoelektronischer Sensor

Ein Optoelektronischer Sensor besteht aus einer Sender- und einer Empfängerseite. Auf der Senderseite emittiert der Opto-Sensor einen Infrarotstrahl oder einen schwachen, aber sichtbaren Laserstrahl. Die Empfängerseite ist ein Photodetektor, der auf die Wellenlänge des Lasestrahls kalibriert ist. Sobald der Strahlengang des Lasers unterbrochen wird, sendet der Sensor ein Signal an die zentrale Steuerung. Diese löst dann eine beliebige Aktion aus. Typische Aktionen sind.

• Zählen der Meldungen
• Stoppen eines Vorschubs oder Antriebs
• Öffnen oder Schließen eines Gates
• Auslösen einer Warnmeldung

Aufbau Optoelektronischer Sensor

In einem Opto-Sensor sind stets sowohl die Sender- wie die Empfängerseite untergebracht. In der Regel sitzen die Module übereinander: Oben ist der Laser, darunter der Photodetektor.
Für die Installation des Sensors gibt es deshalb zwei Möglichkeiten:

1. Sensor - Reflektor
2. Sensor - Sensor

Die Sensor-Reflektor-Variante ist besonders preiswert und einfach in der Installation. Dazu wird dem Opto-Sensor einfach ein reflektierendes Element gegenüber verbaut. Dazu genügen einfache "Katzenaugen" oder sogar nur reflektierendes Klebeband. In allen Bereichen, in denen sich nur freie Luft im Strahlengang befindet, ist diese Installation ausreichend.

In manchen Fällen muss ein Optoelektronischer Sensor aber mehrere Hindernisse überwinden, um die Messstelle zuverlässig versorgen zu können. Ein typisches Beispiel dafür sind aseptische Produktionsstraßen. Diese sind vollständig gekapselt. Jede Öffnung der Anlagen hat eine aufwendige Desinfektionsmaßnahme zur Folge. Die Lichtschranken sind deshalb außerhalb der Produktionsanlagen angebracht. Für den Strahlengang werden kleine Fenster installiert, durch welche der Laser- oder Infrarotstrahl geleitet wird. Da mit einer Sensor-Reflektor-Lösung der Laserstrahl gleich vier Mal eine Glasscheibe passieren muss, wird seine Intensität zu stark geschmälert. In diesem Fall installiert man deshalb zwei optoelektronische Sensoren und platziert sie gegenüber. So muss jeder Laserstrahl nur noch zwei Glasscheiben passieren. Außerdem erhält man dadurch ein redundantes Signal und damit eine besonders hohe Zuverlässigkeit in der Signalausgabe.

Varianten vom Opto-Sensor

Der Optoelektronische Sensor ist in einer großen Bandbreite an Varianten und Typen verfügbar. Die am weitesten verbreiteten Sensoren dieses Typs sind die "Reflektionslichttaster". Sie bestehen aus einem robusten, wasserfesten Kunststoffgehäuse mit DIN-Außengewinde zur Verschraubung am Einsatzort. Reflektionslichttaster werden in einer großen Varianz gefertigt. Sie unterscheiden sich in Baugröße, Reichweite und Komfortfeatures. Besonders interessant sind beispielsweise die Geräte mit integrierter Laser-Distanzmessung. Diese geben nicht nur ein einfaches 1/0 Signal weiter, sondern können einen validen Messwert ermitteln. Damit lässt sich eine Steuerung wesentlich präziser gestalten.

Weitere Varianten vom Opto-Sensor sind folgende:

• Einweglichtschranke
• Lichtvorhang
• Luminenztaster

Einweglichtschranken sind in Reihe geschaltete und übereinander angeordnete optoelektronische Sensoren. Sie sind grundsätzlich als Sender-Reflektor Bauweise konzipiert, deshalb haben sie den "Einweg" Hinweis im Namen. Sie können ein Hindernis nicht nur entlang eines eindimensionalen Strahlengangs detektieren, sondern sie überwachen eine ganze Fläche. Damit ist es gleichgültig, an welchem Punkt innerhalb dieser Fläche das Hindernis auftaucht. Es wird durch die Lichtschranke in jedem Fall zuverlässig erfasst. Einweglichtschranken werden deshalb dort platziert, wo die exakte Position der Störgröße innerhalb eines bestimmten Messbereichs variabel sein kann. Ein typisches Beispiel ist die Erfassung von geschütteten Produkten auf einem Förderband. Die Einweglichtschranke ist auf die Breite des Förderbandes eingestellt und erfasst jedes einzelne Produkt zuverlässig und genau.

Der Lichtvorhang ist die technische Erweiterung der Einweglichtschranke. Er besteht aus einer Sender- und einer Empfängereinheit. Neben der reinen Erfassung der passierenden Produkte kann der Lichtvorhang auch Abstände messen. Dies ist vor allem in der Automation sehr hilfreich. Ein nachgeschalteter Entnahmeroboter kann beispielsweise mit diesen Werten das Produkt gezielt anfahren und versetzen.

Der Luminenztaster ist ein besonders empfindlicher Opto-Sensor. Er reagiert auf schwaches UV-Licht, das von bestimmten Materialien reflektiert wird. Luminenztaster sind in der Recyclingindustrie sehr beliebt und helfen dabei, Wertstoffe zielgenau zu sortieren.

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