Technische Daten - kurz erklärt

Technische Daten - kurz erklärt
Betriebsarten
Einweglichtschranken
Reflexionslichttaster
Empfänger
Sender
ausgestrahltes
Licht
Objekt
Objekt
Einweglichtschranken bestehen aus einem
Sender und einem Empfänger, die jeweils
in einem eigenen Gehäuse untergebracht
sind. Sie werden so installiert, dass das
Licht, welches den Sender verlässt, genau
auf den Empfänger trifft. Unterbricht oder
schwächt ein Objekt den Lichtstrahl, wird
ein Schaltvorgang ausgelöst. Überall dort,
wo lichtundurchlässige Objekte erfasst
werden sollen, sind Einweglichtschranken
die verlässlichsten optoelektronischen
Sen-soren. Der hohe Kontrast (siehe Seite
10) zwischen Hell- und Dunkelzustand
und die sehr hohen Funktionsreserven
(siehe Seite 10), die für diese Betriebsart
typisch sind, erlauben einen Betrieb über
große Distanzen hinweg und unter
schwierigen Bedingungen wie sie durch
Linsenverschmutzung oder Dejustage der
Sensoren entstehen.
Reflexionslichtschranken
reflektiertes
Licht
Wie bei Reflexionslichtschranken sind auch
bei Reflexionslichttastern Sender und
Empfänger in demselben Gehäuse untergebracht. Es wird aber nicht wie bei Lichtschranken die Unterbrechung eines Lichtstrahls ausgewertet, sondern die Reflexion
an einem Objekt. Ein Gegenstand wird
dann erfasst, wenn er ausreichend Licht
zum Empfänger zurückreflektiert. Der
Schaltabstand von Reflexionslichttastern
hängt in hohem Maße vom Reflexionsvermögen ab. Zur Erfassung von
durchsichtigen Objekten eignen sich
Lichttaster (Reflexionslichttaster mit und
ohne Hintergrundausblendung oder
Winkellichttaster) besonders gut. Bei einigen
Reflexionslichttastern wurde auf die Linse
verzichtet (NO10m-Mi-UNP6X). Diese Geräte
haben sehr kurze Reichweiten (typischerweise 130 mm), dafür sind sie besonders
unempfindlich gegenüber Objektverkippungen und eignen sich daher besonders
zur Erfassung glatter, ebener und durchsichtiger Objekte (z. B. Glasscheiben).
Reflektor
Tiefe des
Erfassungsbereichs
werden kann. Mit wachsender Reflektivität
des Objekts vergrößert sich die Schärfentiefe. Durch die starke Bündelung des Lichts
im Brennpunkt sind Winkellichttaster in der
Lage, Gegenstände mit niedrigem Reflexionsvermögen zu erfassen. Mit ihnen
lassen sich z. B. lückenlos aufgereihte
durchsichtige Flaschen auf Fließbändern
problemlos detektieren. Winkellichttaster
mit sichtbarem Licht eignen sich besonders
gut zur Erfassung von Druckmarken.
Reflexionslichttaster mit Hintergrundausblendung
Reflexionslichttaster mit Hintergrundausblendung arbeiten mit einem Sender
Hintergrund
ausgestrahltes
Licht
Objekt
reflektiertes
Licht
und mehreren
Empfänger-elementen.
Die Position des zu
detektierenden Objekts und
die optische Struktur des Sensors
bestimmen, auf welches Empfängerelement die größte Lichtmenge einfällt.
Durch die Sensor-elektronik wird
determiniert, ob sich das reflektierende
Objekt innerhalb oder außerhalb des
Erfassungsbereichs befindet. Die
Sensoren verfügen entweder über eine
feste oder einstellbare Ausblendgrenze.
Lichtwellenleiter
Brennpunkt
Objekt
Bei Reflexionslichtschranken befinden sich
Sender und Empfänger in demselben
Gehäuse. Der Lichtstrahl des Senders wird
auf einen Reflektor gerichtet und von diesem
auf den Empfänger zurückgeworfen. Ein
Objekt wird detektiert, wenn es diesen
Lichtstrahl unterbricht. Reflexionslichtschranken besitzen einige der Vorteile von
Einweglichtschranken (guter Kontrast und
große Funktionsreserve). Außerdem muss
nur ein Gerät installiert und verdrahtet
werden. Von Nachteil sind die kleinere
Reichweite und Störungen durch glänzende Objekte bei Geräten ohne Polfilter.
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Objekt
Objekt
Winkellichttaster
Eine Linse vor der
Sendediode erzeugt beim Winkellichttaster einen sehr kleinen, intensiven Brennpunkt in einem bestimmten Abstand vom
Sensor. Wie beim Reflexionslichttaster wird
das vom Objekt reflektierte Licht ausgewertet. Winkellichttaster eignen sich
besonders zur Erfassung von kleinen
Objekten, zur Bestimmung von Kanten
oder zur Positionierung von durchsichtigen
Materialien. Die zu erfassenden Objekte
dürfen aber den Schärfentiefebereich des
Sensors nicht verlassen. Die Schärfentiefe
ist der Bereich vor und hinter dem Brennpunkt, innerhalb dessen ein Objekt erfasst
Bei beengten Einbaubedingungen oder bei
hohen Temperaturen, sind
oft Glas- oder KunststoffLichtwellenleiter die optimale Lösung.
Lichtwellenleiter leiten das Licht vom
Sensor zu einem entfernten Objekt. Mit
Einzel-Lichtwellenleitern lassen sich
Einweglichtschranken erzeugen, mit
Gabel-Lichtwellenleitern Reflexionslichtschranken oder -taster.
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Funktionsprinzip
Ein optoelektronischer Sensor reagiert auf
die Änderung der Lichtmenge, die er
empfängt. Alle Sensoren in diesem
Katalog sind Kompaktgeräte, das heißt,
Optik, Verstärkerelektronik und Schaltausgang sind in einem Gehäuse vereinigt. Ein
Lichtstrahl wird vom Sender ausgesandt
und von dem zu erfassenden Objekt entweder unterbrochen (Einweglichtschranke)
oder zum Empfänger zurückreflektiert
(Reflexionslichtschranke und Reflexionslichttaster). Die Änderung der empfangenen Intensität wird vom Sensor erfasst
und der Schaltausgang entsprechend
betätigt. Um Beeinflussungen durch
Umgebungslicht zu verhindern, kommt
grundsätzlich nur moduliertes Licht zum
Einsatz.
Schaltverhalten
Optoelektronische Sensoren schalten entweder dann, wenn sie Licht empfangen
oder sie schalten, wenn sie kein Licht
mehr empfangen. Sie sind hell- oder
dunkelschaltend.
Ein hellschaltender Ausgang schaltet,
wenn der Empfänger das vom Sender
abgestrahlte Licht empfängt.
Ein dunkelschaltender Ausgang schaltet,
wenn der Empfänger das vom Sender
abgestrahlte Licht nicht empfängt.
Dabei ist besonders die Betriebsart zu
beachten:
Einweglichtschranke: eine Einweglichtschranke, die dann schalten soll, wenn ein
Objekt erfasst wird, muss dunkelschaltend
sein.
Reflexionslichtschranke: eine Reflexionslichtschranke, die dann schalten soll, wenn
ein Objekt erfasst wird, muss dunkelschaltend sein.
Reflexionslichttaster, Winkellichttaster:
Reflexions- oder Winkellichttaster, die dann
schalten sollen, wenn ein Objekt erfasst
wird, müssen hellschaltend sein.
Justageanzeige AID
Die Justageanzeige AID (Alignment
Indicating Device) zeigt durch ein dem
Schaltsignal überlagertes Blinken an,
wieviel Licht der Sensor empfängt. Die
Blinkfrequenz entspricht dabei der
empfangenen Lichtmenge: je höher die
Blinkfrequenz, um so größer die Lichtmenge. Blinken mit einer Frequenz von
1 Hz bedeutet, dass der Sensor gerade
moduliertes Licht
geregelte
Spannungsversorgung
zur
Spannungsquelle
Modulator
Sender
Phototransistor
Verst.
geregelte
Spannungsversorgung
zur Spannungsquelle
Zeitfunktionen
Demodulator
Last
Empfänger
so viel Licht empfängt, wie er zum
Schalten benötigt. Schon kleine
Verschmutzungen können in diesem Fall
zu Störungen führen. Ab ca. 3 Hz ist ein
verlässlicher Betrieb möglich.
Justage von Einweglichtschranken:
Verschieben und Verkippen von
Sender oder Empfänger.
Empfänger
verkippen nach links/rechts
oben
Justage
Alle Sensoren in diesem Katalog besitzen
eine Justage- oder eine Schaltzustandsanzeige.
Sensoren mit Justageanzeige (AID):
Zunächst werden Sender und Empfänger,
Sensor und Reflektor oder Sensor und
Objekt grob justiert. Dann wird einer der
Sensoren oder der Reflektor nach oben,
unten, rechts und links verkippt bzw.
verschoben, und dabei die AID-Anzeige
beobachtet. Wenn die Justage sich
verbessert, erhöht sich die Blinkfrequenz.
Ist die Blinkfrequenz maximal, sollte bei
Einweglichtschranken auch der Sender
bzw. Empfänger auf diese Weise justiert
werden. Bei hohen Blinkfrequenzen ist es
hilfreich, die Empfindlichkeit zu reduzieren,
um die Beurteilung der Frequenzänderung
zu erleichtern. Nach Ende der Justage
muss die Empfindlichkeit
selbstverständlich auf den optimalen Wert
zurückgestellt werden.
Sensoren mit Schaltzustandsanzeige:
Zunächst werden Sender und Empfänger, Sensor und Reflektor oder Sensor
und Objekt grob justiert. Dann wird einer
der Sensoren oder der Reflektor nach
oben, unten, rechts und links verkippt
bzw. verschoben. Die optimale Position
ist die Mittelstellung zwischen den
Positionen, an denen der Sensor einschaltet wenn er verkippt wird.
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rechts
Sender
links
verkippen nach oben/unten
unten
Justage von Reflexlichtschranken:
Verschieben des Reflektors.
Reflektor
oben
rechts
links
unten
Justage von Reflexlichttastern:
Verkippen des Sensors
Objekt
verkippen nach
links/rechts
ausgeverkippen
strahltes
nach
Licht
oben/unten
reflektiertes
Licht
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Technische Daten - kurz erklärt
Sicherer Betrieb
Kontrast
Der wichtigste Faktor für die Zuverlässigkeit von Opto-Sensoren ist der Kontrast.
Kontrast ist der Unterschied der empfangenen Lichtmenge im Hell- und Dunkelzustand. Er kann unendlich groß sein,
beispielsweise, wenn eine undurchsichtige
Kiste den Strahl einer Lichtschranke
unterbricht. Mit Hilfe der Empfindlichkeitseinstellung lässt sich der Kontrast abschätzen. Dazu ist zunächst die
Empfindlichkeit auf die Minimaleinstellung
zu reduzieren (Drehen entgegen dem
Uhrzeigersinn). Danach wird der
Hellzustand hergestellt und die Empfindlichkeit so lange erhöht bis die Schaltzustandsanzeige aufleuchtet. Nun wird der
Dunkelzustand hergestellt: der Sensor
schaltet aus. Anschließend wird die
Empfindlichkeit weiter erhöht bis die
Schaltzustandsanzeige erneut aufleuchtet.
Der Kontrast ist gut, wenn der Unterschied
zwischen diesen beiden Einstellungen
mehr als ein Drittel des gesamten
Einstellbereichs beträgt. In Applikationen
mit geringem Kontrast lassen sich
Sensoren ohne Empfindlichkeitseinstellung normalerweise nicht
einsetzen.
Transparente Objekte
Transparente Objekte lassen sich durch
Einweglichtschranken nur schwer erfassen,
da sie den Lichtstrahl nur unvollkommen
abdecken. Reflexionslichtschranken sind
hier vorzuziehen, da das Licht bei diesen
das Objekt zweimal passiert. Dadurch
verbessert sich der Kontrast deutlich. In
jedem Fall ist es notwendig, den Schaltpunkt genau einzustellen, was nur bei
Sensoren mit Empfindlichkeitseinstellung
möglich ist. Gute Alternativen sind hier
Reflexionslichttaster oder Winkellichttaster.
Reflexionsvermögen der Oberflächen
Ein Objekt, das von einem Reflexionslichttaster oder einem Winkellichttaster
erfasst werden soll, muss genügend Licht
zum Sensor reflektieren. Die Lichtmenge,
die ein Lichttaster empfängt, hängt von
der Sendeleistung des Sensors und der
Reflektivität des Objekts ab. Eine dunkle
Oberfläche reflektiert weniger Licht als
eine helle (siehe auch "Funktionsreserve").
Eine glatte spiegelnde Oberfläche muss
senkrecht zur Sensorachse ausgerichtet
sein, sonst reflektiert sie das Licht nicht
wieder zum Sensor zurück.
10
Umgebungsbedingungen
Die Umgebungsbedingungen unter denen
ein Sensor eingesetzt wird, bestimmen
seine Zuverlässigkeit. Ein Sensor, der mit
seiner maximalen Reichweite in einer
verschmutzten Umgebung arbeitet, wird
bald aufgrund der Schmutzablagerungen
auf den Linsen unzuverlässig arbeiten und
schließlich funktionsunfähig werden. Wird
derselbe Sensor mit der Hälfte seiner
maximalen Reichweite betrieben, ist in
derselben Umgebung erheblich länger mit
einem problemlosen Betrieb zu rechnen.
Der optimale Arbeitsbereich für jeden
Sensor bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen lässt sich mit Hilfe der
Reich-weitenkurven ermitteln.
Reichweite und Tastweite
Einweglichtschranken:
Die Reichweitenangabe bezieht sich auf
die maximale Distanz zwischen Sender
und Empfänger unter optimalen Bedingungen.
Reflexionslichtschranken:
Die Reichweitenangabe bezieht sich auf
die maximale Distanz zwischen dem
Sensor und dem Retroreflektor BRT75
unter optimalen Bedingungen.
Reflexionslichttaster:
Die Tastweitenangabe bezieht sich auf die
maximale Distanz zwischen dem Sensor
und einer weißen Kodak-Testkarte mit
90% Reflexionsvermögen der Größe
20 x 25 cm unter optimalen Bedingungen.
Winkellichttaster:
Die Tastweitenangabe bezieht sich auf die
maximale Distanz zwischen der Sensorlinse und dem Brennpunkt.
Reflexionslichttaster mit
Hintergrundausblendung:
Die Tastweitenangabe bezieht sich auf die
maximale Tastweite.
Die Lichtintensität nimmt quadratisch mit
der Entfernung ab, das heißt, bei Verdopplung der Entfernung geht die Intensität auf ein Viertel zurück. Daher ist die
Erfassung von Objekten mit OptoSensoren um so effektiver, je kleiner der
Abstand des Sensors zum Objekt ist.
Das gilt allerdings nicht für sehr kleine
Entfernungen.
Die Linsenanordnung bei Reflexionslichttastern, bei Winkellichttastern und bei
Reflexionslichtschranken sorgt dafür, dass
bei sehr kleinen Abständen das meiste
Licht auf die Sendediode zurückfällt und
nicht auf den Empfänger. Die empfangene
Lichtintensität nimmt daher bei sehr
kleinen Entfernungen ab. Dieser Effekt ist
gut auf den Reichweitenkurven zu sehen.
Der optimale Arbeitsabstand liegt also bei
diesen Sensoren nicht möglichst nahe am
Sensor, sondern in der Entfernung, in der
die Reichweitenkurve ein Maximum hat.
Retroreflektor
Senderlinse
Retrosensor
Empfängerlinse
Retroreflektorlinse
Funktionsreserve
Die Funktionsreserve gibt an, wieviel Licht
ein Sensor unter bestimmten Bedingungen empfängt. Dieser Wert wird mit der
Lichtmenge verglichen, die der Sensor
zum Schalten benötigt. Funktionsreserve
1 bedeutet, dass der Sensor gerade in der
Lage ist zu arbeiten; Funktionsreserve 50
bedeutet, dass der Sensor 50 mal mehr
Licht empfängt, als zu einer einwandfreien
Funktion nötig wäre. In einer völlig sauberen Umgebung ist eine Funktionsreserve von 1,5 ausreichend, um bei
leichter Dejustage des Sensors oder
allmählichem Altern der LED eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten. Wenn zu
befürchten ist, dass die Linsen oder der
optische Strahlengang durch Staub,
Rauch oder Nebel verschmutzt werden,
muss die Funktionsreserve größer als 1,5
sein. Im vorliegenden Katalog finden Sie
zu jedem Sensor eine Reichweitenkurve,
in der die Funktionsreserve in Abhängigkeit von der Reichweite aufgetragen ist.
Mit Hilfe dieser Kurve und der Formel:
Funktionsreserve =
Reichweitenfaktor x Korrekturfaktor
ist es möglich, die maximale verlässliche
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Reichweite unter unterschiedlichen
Umgebungsbedingungen und mit verschiedenen Erfassungsobjekten zu
bestimmen. Dazu zwei Beispiele:
Beispiel 1a:
Erfassung eines Pappkartons durch den
Reflexionslichttaster NO30-MI-UNP6X in
einer leicht verschmutzten Umgebung.
100
10
1
0,1
10
100
cm
Bei einem Reflexionslichttaster hängt die
maximale Tastweite vom Reflexionsvermögen (Tabelle 1) und den Umgebungsbedingungen (Tabelle 2) ab.
Laut Tabelle 1 beträgt der Reichweitenfaktor für Pappkarton 1,3. Nach Tabelle 2
ist der Korrekturfaktor für eine leicht
verschmutzte Umgebung 5. Zur Ermittlung der maximalen Tastweite sind beide
Faktoren zu multiplizieren: 1,3 x 5 = 6,5.
Nun legt man in dieser Höhe (6,5) eine
waagrechte Linie in das Reichweitendiagramm der Funktionsreserve. Die
Schnittpunkte dieser Linie mit der
Reichweitenkurve begrenzen die
Tastweite. In unserem Beispiel reicht sie
von 0,3 bis 12 cm. Überall dort, wo die
Tastweitenkurve über dem Wert 6,5 liegt,
ist die Erfassung des Kartons möglich.
Bei einem Abstand des Pappkartons vom
Sender zwischen 0,3 und 12 cm sind also
keine Probleme zu erwarten.
Beispiel 1b:
Sensor und Erfassungsobjekt wie unter
Beispiel 1a) aber in einer mäßig verschmutzten Umgebung. Der Tastweitenfaktor beträgt wie oben 1,3, als Korrekturfaktor muss man hier nach Tabelle 2 nun
10 annehmen. Die für eine sichere Erfassung erforderliche Funktionsreserve
beträgt 13. Eine waagrechte Linie in Höhe
der Funktionsreserve 13 im Tastweitendiagramm schneidet die Tastweitenkurve
an zwei Punkten: bei 7,5 cm und 0,8 cm.
Die maximale Tastweite beträgt bei
mäßiger Verschmutzung also 7,5 cm, aber
auch bei Abständen, die kleiner sind als
0,8 cm sind Probleme zu erwarten.
Tabelle 1
Material
Reflexionsvermögen
Kodak-Testkarte
Weißes Papier
Zeitung, bedruckt
Toilettenpapier
Pappkarton
Pinienholz, sauber
Holzpaletten, sauber
Bierschaum
klare Plastikflasche
transparente, braune Plastikflasche
undurchsichtiges weißes Plastik
undurchsichtiges schwarzes Plastik
Neopren, schwarz
schwarzer Teppich-Schaumrücken
Autoreifen
Aluminium, unbehandelt
Aluminium, gebürstet
Aluminium, schwarz eloxiert
Aluminium, schwarz eloxiert, gebürstet
Edelstahl, rostfrei, poliert
Kork
Beispiel 2:
Betrieb der Einweglichtschranke
SO10m-Mi-6 und EO10m-Mi-UNP6X.
100
90 %
80 %
55 %
47 %
70 %
75 %
20 %
70 %
40 %
60 %
87 %
14 %
4%
2%
1.5 %
140 %
105 %
115 %
50 %
400 %
35 %
Korrektur- Umgebungsfaktor
bedingungen
1,5 x
sauberste Umgebung
keine Schmutzeinwirkung
auf Linsen und Reflektor
5x
Leichte Verschmutzung
durch Dunst, Staub, Ölfilm
auf Linsen und Reflektor
(Linsen werden regelmäßig
gereinigt)
10 x
Mäßige Verschmutzung
durch Dunst, Staub, Ölfilm
auf Linsen und Reflektor
(Linsen werden nur
gelegentlich oder bei
Bedarf gereinigt)
50 x
Starke Verschmutzung
durch dichten Dunst,
Staub, starken Rauch oder
dichten Ölfilm
(Linsen werden selten oder
gar nicht gereinigt)
1
1
10
100 m
Für Einweglichtschranken spielt das
Reflexionsvermögen des Erfassungsobjekts keine Rolle. Daher ist bei der
Ermittlung der maximalen Reichweite nur
der Korrekturfaktor von Bedeutung. Unter
optimalen Bedingungen kann man laut
Tabelle 2 von einem Korrekturfaktor von
1,5 ausgehen. Eine waagrechte Linie im
Reichweitendiagramm in Höhe von 1,5
schneidet die Reichweitenkurve bei 25 m.
Das ist die maximale Reichweite, wenn
jede Verschmutzung ausgeschlossen
werden kann. Bei starker Verschmutzung
(Reichweitenfaktor 50) reduziert sich die
maximale Reichweite auf 4,5 m.
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1
1.1
1.6
1.9
1.3
1.2
4.5
1.3
2.3
1.5
1.0
6.4
22.5
45
60
0.6
0.9
0.8
1.8
0.2
2.9
Tabelle 2
10
0,1
Reichweitenfaktor
11
Technische Daten - kurz erklärt
Lichtwellenleiter
Lichtwellenleiter sind für viele Anwendungen die ideale Lösung. Beispiele sind:
1. Erfassung kleiner Objekte
2. beengte Einbaubedingungen
3. hohe Umgebungstemperaturen
4. starke elektromagnetische Felder
5. starke Vibrationen
6. aggressive Gase
7. explosionsgefährdete Umgebungen
Die folgende Abbildung zeigt zwei Lichtstrahlen, die innerhalb des Grenzwinkels φ
auf den Mantel treffen, und daher mehrfach innerhalb der Faser reflektiert
werden. Ein dritter Strahl, der den Mantel
außerhalb des Grenzwinkels trifft, geht
verloren.
Lichtstrahl außerhalb
des Akzeptanzwinkels
Verguss
Glasmantel
ø
Akzeptanzwinkel θ
Glasfaser
Licht Kernglas
Glasmantel
Licht
Ein Lichtwellenleiter besteht aus einem
Glas- oder Kunststoffkern, der von einem
Mantel umgeben ist. Der Mantel hat einen
niedrigeren Brechungsindex als der Kern.
Das Gesetz von der Totalreflexion an
Grenzschichten besagt, dass ein Lichtstrahl, der auf die Grenzfläche zwischen
zwei Medien mit unterschiedlichen
Brechungsindizes trifft, vollständig
reflektiert wird, wenn der Einfallswinkel
einen bestimmten Grenzwinkel nicht
übersteigt.
12
Austrittswinkel θ
Schutzschlauch
Lichtwellenleiter bestehen aus lichtdurchlässigen Strängen von Glas- oder Plastikfasern. Mit ihrer Hilfe wird das Licht vom
Sensor in die Nähe des zu erfassenden
Objekts und das reflektierte oder durchgelassene Licht wieder zum Sensor
zurück transportiert. Lichtwellenleiter sind
völlig passive Bestandteile eines
optoelektrischen Systems. Da sie weder
elektrische Komponenten noch bewegliche Teile besitzen, sind sie gut dazu
geeignet, Licht sicher in gefährliche oder
aggressive Umgebungen zu leiten.
Außerdem sind sie immun gegenüber
elektromagnetischen Störungen.
Grenzfläche
GlasKern mantel
Der Winkel, unter dem ein Lichtstrahl auf
die Eintrittsfläche der Faser treffen muss,
um weitergeleitet zu werden (der Akzeptanzwinkel θ), ist etwas größer als der
doppelte Grenzwinkel, da das Licht beim
Eintritt in die Faser gebrochen wird.
Die meisten Lichtwellenleiter sind biegsam
und können daher leicht um hinderliche
Maschinenteile herumgelegt werden.
Glasfaser-Lichtwellenleiter
Glasfaser-Lichtwellenleiter bestehen aus
einem Bündel von sehr dünnen Glasfasern. Der typische Faserdurchmesser
beträgt 50 µm. Ein solches Bündel enthält
üblicherweise mehrere Tausend ummantelte Fasern. Der gesamte Lichtwellenleiter
ist von einer schützenden Hülle umgeben.
Die Fasern enden in einem Endstück, das
teilweise mit hartem durchsichtigen
Epoxydharz gefüllt ist. Die Stirnfläche ist
besonders eben poliert. Die Effektivität,
mit der Licht in den Lichtwellenleiter
eingekoppelt werden kann, hängt sehr
stark von der Qualität dieser Politur ab.
Glasfaser-Lichtwellenleiter lassen sich
relativ einfach und kostengünstig an
unterschiedliche Einbau- oder Umgebungsbedingungen (z. B. Temperaturen
bis 480°C) anpassen. Die Form der
Lichtaustrittsfläche kann an das zu
erfassende Objekt angepasst werden.
Die Schutzhülle eines GlasfaserLichtwellenleiters ist normalerweise ein
flexibles Edelstahlrohr, es kann aber auch
ein Kunststoffschlauch sein (z. B. PVC).
Auch wenn ein Kunststoff-Schutzschlauch
verwendet wird, befindet sich unter dem
Kunststoff zum Schutz der Faser ein
Stahlgeflecht.
Glasfaser-Lichtwellenleiter sind sehr
widerstandsfähig. Sie lassen sich daher
auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen einsetzen. Zu Problemen
kann es bei Bruch der Einzelfasern durch
zu starkes Biegen oder ständiges Hinund Herbewegen des Lichtwellenleiters in
einer Maschine kommen.
Kunststoff-Lichtwellenleiter
Ein Kunststoff-Lichtwellenleiter besteht
aus einer einzigen Faser von 0,25 bis
1,5 mm Durchmesser. Die meisten
Kunststoff-Lichtwellenleiter enden in
einem Endstück mit einer biegsamen
Spitze oder einem Gewinde. Das zweite
Ende, das im Sensor befestigt wird,
besitzt kein Endstück. Es kann mit Hilfe
eines Schneidegerätes vor Ort auf die
erforderliche Länge gekürzt werden. Im
Gegensatz zu Glasfaser-Lichtwellenleitern
lassen sich Kunststoff-Lichtwellenleiter
ohne Probleme beliebig oft biegen. Wenn
ein Lichtwellenleiter auf ein Maschinenteil
geführt werden soll, das sich oft bewegt,
sind spiralisierte Kunststoff-Lichtwellenleiter zu empfehlen (PIT46UC). Da
Kunststoffasern infrarotes Licht absorbieren, kommt hier nur sichtbares Licht zum
Einsatz. Kunststoff-Lichtwellenleiter sind
gegen extreme Temperaturen und
aggressive Medien nicht so widerstandsfähig wie Glasfaser-Lichtwellenleiter.
Im Gegensatz zu Glasfaser-Einzellichtwellenleitern werden KunststoffEinzellichtwellenleiter zum Aufbau von
Einweglichtschranken paarweise geliefert.
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R
Alarmausgang
Reflektoren und Filter
Viele Sensoren in diesem Katalog verfügen
über einen Alarmausgang, der den Anwender vor zu wenig Funktionsreserve oder
Überlast warnt. Im Alarmzustand blinkt die
Alarmanzeige, bei mangelnder Funktionsreserve schaltet zusätzlich dazu der
Alarmausgang durch.
Normalerweise reduziert sich die
Funktionsreserve allmählich durch
Schmutzablagerungen. Bei Funktionsreserven unterhalb von 1,0 kann der
Sensor nicht mehr arbeiten; schon bei
Werten unterhalb von 1,5 ist der Betrieb
nicht mehr sicher. Wenn dieser Wert
erreicht wird, werden Alarmanzeige und
Alarmausgang aktiviert.
Um Leitungen zu sparen kann man die
Alarmausgänge mehrerer Sensoren, die
sich in der selben Umgebung befinden,
miteinander verbinden. Wenn die Funktionsreserve eines dieser Sensoren zu
gering geworden ist, haben wahrscheinlich
alle Sensoren eine Reinigung nötig.
Alle Sensoren mit Alarmausgang können
auf zwei Arten betrieben werden, entweder
mit einem hell- und einem dunkelschaltenden Schaltausgang oder mit einem hellschaltenden Schaltausgang und einem
Alarmausgang. Die Auswahl der Ausgangsart erfolgt über den Anschluss der
Versorgungsspannung.
Braun
+
Schwarz
Retroreflektoren
Alle in diesem Katalog enthaltenen
Reichweiten und Funktionsreservekurven
von Reflexionslichtschranken wurden mit
dem Retroreflektor BRT75 ermittelt.
Retroreflektoren sind so konstruiert, dass
sie das einfallende Licht in dieselbe
Richtung zurückreflektieren aus der es
gekommen ist. Voraussetzung dafür ist,
dass das Licht möglichst senkrecht auf
die Reflektoroberfläche einfällt (maximale
Abweichung bei Plastikreflektoren 15°).
Zwei Faktoren bestimmen die Lichtmenge,
die zum Sensor zurückreflektiert wird:
1. die Größe der Reflexionsfläche und
2. das Reflexionsvermögen des Reflektors.
Bei kleinen Abständen fällt der gesamte
Strahl auf einen Reflektor mit 25 mm
Durchmesser. Er kann deshalb das Licht
ebenso gut reflektieren wie ein 75 mmReflektor. Bei großen Abständen reflektiert
der 75 mm-Reflektor allerdings bis zu
neunmal mehr Licht als der 25 mmReflektor.
Weiß
Wird die braune Leitung mit der positiven
Versorgungsspannung und die blaue
Leitung mit Masse verbunden, befindet
sich auf der schwarzen Leitung ein
hellschaltender und auf der weißen
Leitung ein dunkelschaltender Ausgang.
–
Braun
Schwarz
Weiß
Blau
*
+
*Alarm
Will man den Alarmausgang benutzen,
muss man die blaue Leitung mit der
positiven Versorgungsspannung und die
braune Leitung mit Masse verbinden. Auf
der weißen Leitung befindet sich dann der
Alarmausgang und auf der schwarzen
Leitung der hellschaltende Ausgang.
Polarisationsfilter
Linsen
Reflektor
Opto-Sensor
CE-Kennzeichnung
Richtlinien
73/23/EWG
Niederspannungsrichtlinie
89/336/EWG
Elektromagnetische Verträglichkeit
93/68/EWG
CE-Kennzeichnung
–
Blau
Polarisationsfilter
Wenn stark reflektierende Objekte mit
Reflexionslichtschranken erfasst werden
sollen, müssen Sensoren mit Polarisationsfilter zum Einsatz kommen. Ein Tripelreflektor dreht die Polarisationsrichtung des
Lichtes um 90°, während die Polarisation
bei der Reflexion an einer spiegelnden
Fläche unverändert bleibt. Mit Hilfe der
Polarisationsfilter ist die Lichtschranke in
der Lage, zu unterscheiden, ob das
reflektierte Licht vom Reflektor oder von
einem spiegelnden Objekt stammt.
Das CE-Zeichen ist weder
Gütesiegel noch Prüfzeichen,
sondern dient dem freien Warenverkehr
innerhalb der Europäischen Gemeinschaft.
Das Reflexionsvermögen eines Reflektors
hängt von seiner Konstruktion ab. Die
meisten Plastik-Reflektoren bestehen aus
kleinen, sehr effizienten Reflexionsprismen. Hochreflektierende Folien
(z. B. BRF75H) bestehen auch aus kleinen
Reflexionsprismen, die allerdings weniger
effizient sind. Niederreflektierende Folien
(z. B. BRF50) bestehen aus kleinen
Glasperlen, die nur 20% des Reflexionsvermögens von Plastikreflektoren
erreichen. Niederreflektierende Folien
können nicht zusammen mit Reflexionslichtschranken mit Polarisationsfilter
verwendet werden.
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Mit der Anbringung des CE-Zeichens auf
die von ihm in Verkehr gebrachten
Produkte versichert der Hersteller, dass
die Schutzziele der anwendbaren
Richtlinien für diese Produkte eingehalten
werden.
13
Sensors
Automation Controls
TURCK WORLD-WIDE HEADQUARTERS
GERMANY
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(+ 49) (2 08) 4 95 22 64
E-Mail [email protected]
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