Einleitung
Reflexions-Lichtschranken sind eine Art von optischer Sensor die häufig in industriellen Automatisierungsanwendungen verwendet werden. Sie haben einen eingebauten Lichtsender und einen Empfänger. Diese Sensoren erfassen das von einem Objekt reflektierte emittierte Licht und stellen dadurch fest, ob ein Objekt vorhanden ist.
Was ist ein diffuser photoelektrischer Sensor?
Eine diffuse Lichtschranke, auch bekannt als Reflexionslichtschranke ist ein optischer Näherungssensor. Es verwendet das Prinzip der Betrachtung um Objekte in seinem Erfassungsbereich zu erkennen.
Der Sensor verfügt über eine Lichtquelle und einen Empfänger, die im selben Gehäuse untergebracht sind. Der Lichtstrahl wird in Richtung des Ziels/Objekts emittiert und vom Ziel zum Sensor zurückreflektiert.
Das Objekt selbst fungiert als Reflektor, wodurch eine separate Reflektoreinheit überflüssig wird. Die Intensität des reflektierten Lichts wird verwendet, um die Anwesenheit des Objekts zu erkennen.
Funktionsprinzip des diffusen photoelektrischen Sensors
Diffus-Lichtschranken haben wie alle anderen Lichtschranken eine eingebaute Schaltung zum Modulieren, Aussenden, Empfangen und Demodulieren des Lichtstrahls und zur Steuerung der Ausgabe. Sie haben sowohl die Sender- als auch die Empfängerelemente in das gleiche Gehäuse eingebaut.
Eine Lichtschranke hat im Allgemeinen einige Schaltkreise im Inneren:
- Modulator und Verstärker
- Sender und Empfänger
- Detektorverstärker und Demodulator
- Output
Modulator- und Verstärkerstufe
Diese Stufe erzeugt ein Signal zum schnellen Ein- und Ausschalten der LED. Das Signal hat typischerweise die Form einer Rechteckwelle.
Die Verstärkerstufe verwendet das Signal der Modulatorstufe und steuert die LED an. Einige Sensoren haben keine Modulatorstufe und geben einen direkten Strahl aus. Diese haben tendenziell eine höhere Reichweite, sind aber anfälliger für Störungen durch externe Lichtquellen.
Sender- und Empfängerstufe
Der Sender ist aufgrund des geringeren Stromverbrauchs und der Schaltgeschwindigkeit oft eine LED. Das emittierte Licht liegt im sichtbaren Licht und im infraroten Wellenlängenbereich. Rote LEDs sind die am häufigsten vorkommenden Arten von sichtbarem Licht.
Um das Signal zu empfangen, wird eine Fotodiode/ein Fototransistor verwendet. Für den pulsierenden Emittertyp ist dieser Fototransistor spektral gekoppelt mit der Wellenlänge der Emitter-LED. Dadurch wird sichergestellt, dass der Fototransistor mehr Strom fließen lässt, wenn er das Licht empfängt, das in die Wellenlänge der Emitter-LED fällt.
Detektorverstärker und Demodulatorstufe
Das empfangene Signal wird verstärkt und durch Filterung und Glättung weiter aufbereitet. Die Empfängerschaltung arbeitet auch synchron mit dem Sender, wodurch die Gefahr externer Unterbrechungen weiter verringert wird.
Dies hilft dem Sensor, alle unerwünschten Lichtstrahlen zu unterdrücken, die mit unterschiedlichen Frequenzen emittiert werden und auf den Sensor gerichtet sind.
Ausgangsstufe
Die Endstufe empfängt das aufbereitete Signal vom Demodulator und schaltet den Ausgang. Dies kann bei einem Sensor vom Typ PNP/NPN als Quelle oder Entleerung oder einfach die Aktivierung eines normalerweise offenen oder normalerweise geschlossenen Kontakts für einen Sensor des Typs Relaisausgang sein.
Was ist der Unterschied zwischen Streulicht- und Reflexionslichtschranken?
Der Hauptunterschied zwischen den beiden besteht darin, wie sie die Objekte erkennen. Reflexions-Lichtschranken beruhen auf der Reflexion vom Objekt. Der Strahl muss vom Objekt reflektiert werden, damit der Sensor ihn erkennt. Reflexionslichtschranken beruhen auf der Unterbrechung eines bereits vorhandenen, reflektierten Strahls.
Der Sensor überwacht ständig die Reflexion des von ihm emittierten Lichts. Sobald ein Objekt den reflektierten Strahl behindert, erkennt der Sensor, dass das Objekt vorhanden ist.
Reflexlichtschranken benötigen keinen speziellen Reflektor, da sie auf das Objekt angewiesen sind, um den Strahl zu reflektieren. Dadurch lassen sich die diffusen Sensoren einfach installieren und konfigurieren. Der retroreflektierende Typ erfordert einen speziellen Reflektor, der quer zum Strahl angeordnet ist.
Bei jedem Typ gibt es sowohl Vor- als auch Nachteile. Reflexionslichtschranken können so ziemlich jedes Material erkennen, transparent oder durchscheinend, haben aber eine Todeszone auf extrem kurze Distanzen.
Reflexlichtschranken können nur durchscheinende/feste Objekte erkennen, haben aber keine Totzone.
Reflexionslichtschranken haben eine Reichweite von mehreren Zentimetern bis zu mehreren Metern, während diffuse Sensoren nur eine Reichweite von etwa 10-35 mm haben. Beide haben eine relativ einfache Verdrahtung und sind relativ einfacher zu montieren und zu kalibrieren.
Zusammenfassung
Reflexionsreflexionssensoren kommen in Anwendungen zum Einsatz, bei denen eine Erkennung von Teilen, Kartons und anderen festen Materialien erforderlich ist. Sie funktionieren am besten mit glänzenden/festen Materialien wie Metall und Papier. Es gibt auch andere Arten von Lichtschranken wie Reflexionslichtschranken und Einweglichtschranken, die Reflexlichtschranken ersetzen können. Die Auswahl des richtigen Sensortyps verbessert die Genauigkeit und Leistung des Systems erheblich.
