- Optischer Näherungsschalter
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Ein optischer Näherungsschalter besteht aus einem Lichtsender (häufig eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode) und einem Lichtempfänger (beispielsweise einen lichtempfindlichen Widerstand (LDR) oder eine Fotodiode). Der Empfänger (Auswerteeinheit) wertet die Intensität des vom Lichtsender empfangenen Lichtes aus.
Inhaltsverzeichnis
Funktionsweise
Bei den optoelektronischen Näherungsschaltern (Lichtschranken) wird der vom Sender ausgesandte Lichtstrahl entweder von einem Reflektor reflektiert – Prinzip Reflexionslichtschranke – und dann vom Empfänger aufgenommen oder direkt zum Empfänger – Prinzip Einweglichtschranke – geschickt. In beiden Fällen wird das Signal ausgelöst, wenn der Lichtstrahl unterbrochen wird.
Eine weitere Version ist der Lichttaster, der in einer Einheit den optischen Sender und den optischen Empfänger beherbergt. Der Lichttaster reagiert auf das vom Objekt reflektierte Licht. Der Schaltabstand ist deshalb von den Reflexionseigenschaften der Objektoberfläche abhängig.
Einsatz in der Industrie
In der Industrie, vor allem im Bereich Automatisierungstechnik sind eine Vielzahl von optischen Näherungsschaltern im Einsatz. Neben den rein energetisch arbeitenden Standardgeräten (Reflexionslichttaster) haben vor allem die Reflexionslichttaster mit Hintergrundausblendung große praktische Bedeutung, da sie in der Lage sind, dunkle Objekte vor hellem Hintergrund zu erkennen.
Als Lichtquelle kommen häufig Leuchtdioden mit einer Wellenlänge von 660 nm (sichtbares rotes Licht) und 940 nm (Infrarotbereich). Infrarotlicht hat den Vorteil, auf dunklen Materialien eine höhere Reichweite zu erzielen. Der Vorteil beim sichtbaren Rotlicht besteht in der einfacheren Einstellung des Sensorsystems durch den sichtbaren Lichtfleck. Für besonders präzise Anwendungen (Kleinteileerkennung, hohe Wiederholgenauigkeit) wird i. d. R. rotes Laserlicht eingesetzt.
Die optischen Näherungsschalter werden im Bereich der Automatisierungstechnik häufig mit einer Nennspannung von 24V betrieben. Am Ausgang besitzen diese immer einen Schaltausgang (potenzialgebunden an die Versorgungsspannung), dessen Schaltstellung durch das empfangene Licht gesteuert wird. Darüber hinaus bieten viele Näherungsschalter einen zweiten, invertierten Schaltausgang. Je nach Bauart können diese Schaltausgänge auch elektrisch isoliert durch ein Relais ausgeführt sein.
Vorteile und Nachteile
Optische Sensoren bieten gegenüber den magnetischen, kapazitiven und induktiven Sensoren den Vorteil, dass sie durch ferromagnetische Stoffe oder durch elektrische Felder oder durch magnetische Felder nicht gestört werden können. Optoelektronische Sensoren haben allgemein eine große Reichweite. Besonders empfindlich reagieren optische Sensoren auf Nebel oder Partikel in der Luft, da der Lichtstrahl dadurch stark gedämpft oder unterbrochen werden kann. Verschmutzungen im Bereich der Optik führt meist zur Fehlfunktion oder zum Ausfall der optischen Sensoren. Weiterhin hat bereits eine geringe Änderung des Reflexionsverhalten des Messobjekts bei optischen Näherungsschaltern häufig eine Änderung der Einstellungen zur Folge.
Siehe auch
Weblinks
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