Optische Näherungsschalter

Optische Näherungsschalter (Sensoren) werden heute in vielen Branchen weit verbreitet eingesetzt, in denen Geräte zum Positionieren, Zählen und einfachen Erkennen verschiedener Objekte verwendet werden. Der Einsatz von Codierung in Sensorkreisen ermöglicht es, den äußeren Einfluss von Lichtquellen auf diese zu vermeiden und schützt so vor Fehlalarmen. Sensoren im Thermogehäuse sind für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen ausgelegt.

Bei diesen Geräten handelt es sich um elektronische Schaltkreise, die auf eine Änderung des auf den Empfänger fallenden Lichtflusses reagieren, wodurch die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Objekts in einem bestimmten Raumbereich aufgezeichnet wird. Die Kodierung des von der Quelle emittierten Lichts (räumliche Auswahl und Modulation) verbessert die Effizienz und eliminiert, wie oben erwähnt, die Auswirkungen von Interferenzen.

Strukturell umfasst das Sensorsystem zwei Hauptfunktionsblöcke – die Strahlungsquelle und ihren Empfänger. Abhängig vom Funktionsprinzip eines bestimmten Sensors (Schalters) können dies zwei separate Gehäuse oder ein Gehäuse für beide Blöcke sein.

Eine Quelle oder ein Emitter besteht aus folgenden Teilen: einem Generator, einem Emitter, einem Indikator, einem optischen System und einem Gehäuse, in dem sich ein durch eine Verbindung geschützter Stromkreis befindet, und außen – alles, was zur Befestigung notwendig ist. Die Aufgabe des Generators besteht darin, eine Folge von Signalimpulsen für den Sender zu erzeugen.

Der Emitter selbst ist eine LED. Das Emissionsmuster der LED wird durch das optische System geformt. Die Anzeige zeigt an, ob der Sensor mit Strom versorgt wird oder nicht. Das Gehäuse schützt vor äußeren mechanischen Einflüssen und dient der bequemen Montage am Einsatzort des Sensors.

Der Empfänger wiederum verfügt auch über ein optisches System, das das Richtungsmuster des Empfängers bildet und für die Auswahl sorgt. Der Fotodetektor, der dient Fototransistordas die Strahlung erfasst und in ein elektrisches Signal umwandelt; eine Verstärkerschaltung mit einem Schwellenwertelement, um eine zuverlässige Steigung mit Hysterese bereitzustellen; ein elektronischer Schalter zum Umschalten der Last und ein Regler zum Einstellen der Empfindlichkeit des Empfängers, damit Objekte deutlich vor dem umgebenden Hintergrund erfasst werden.

Hier gibt es zwei Indikatoren: Der erste zeigt den Status des Ausgangs an, der zweite zeigt die Qualität des empfangenen Signals und ermöglicht die Bestimmung der Funktionsreserve des überwachten Objekts.

Dabei charakterisiert die Funktionsreserve das Verhältnis des vom Sender empfangenen Lichtstroms zum Empfänger zu seinem Minimalwert, der bereits den Betrieb auslöst. Die Funktionsreserve gleicht Signaldämpfungen durch Verschmutzung der Optik oder durch störende Aerosolpartikel in der Umgebung aus.

Zum Beispiel:

• die Anzeige leuchtet rot, was bedeutet, dass sich das verfolgte Objekt in der Auslösezone befindet;
• gelbes Licht – die Intensität des empfangenen Lichtstroms ist verringert;
• grün – die Intensität des empfangenen Lichtstroms ist minimal;
• aus – das Objekt befindet sich nicht im Arbeitsbereich des Sensors.

Nach dem Funktionsprinzip gibt es drei Arten optischer Sensoren:

Barriere (Typ T)

Optische Barrierenschalter arbeiten mit direktem Strahl und bestehen aus zwei separaten Teilen, einem Sender und einem Empfänger, die einander koaxial gegenüberliegen müssen, damit der vom Sender (Sender) abgegebene Strahlungsfluss gerichtet ist und präzise auf den Empfänger trifft.

Wenn der Strahl durch ein Objekt unterbrochen wird, wird der Schalter ausgelöst. Sensoren dieses Typs können in einer Entfernung von mehreren zehn Metern zwischen Sender und Empfänger arbeiten, außerdem verfügen sie über eine gute Geräuschisolierung, sie haben keine Angst vor Staub, keinem Flüssigkeitstropfen usw.

Es gibt aber auch Nachteile:

• manchmal ist es notwendig, Stromkabel über große Entfernungen separat zu jedem der beiden Teile zu verlegen;
• stark reflektierende Objekte können Fehlalarme auslösen;
• Da transparente Objekte den Strahl möglicherweise nicht ausreichend schwächen, sollte dies berücksichtigt werden.

Zur akzeptablen Beseitigung dieser Mängel dient der Empfindlichkeitsregler. Und natürlich sollte die Mindestgröße des erkannten Objekts nicht kleiner sein als der Durchmesser des Strahls.

Diffus (Typ D)

Diffussensoren nutzen einen von einem Objekt reflektierten Strahl, eine Spiegelreflexion. Empfänger und Sender befinden sich in einem Gehäuse. Der Strahler richtet den Strom auf das Objekt, der Strahl wird von seiner Oberfläche je nach optischen Eigenschaften des Objekts in verschiedene Richtungen reflektiert. Ein Teil des Flusses fließt zurück, wo er vom Empfänger aufgenommen und der Schalter betätigt wird.

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass durch reflektierende Objekte, die sich hinter dem Arbeitsbereich der Anlage, hinter dem kontrollierten Objekt, befinden, Fehlalarme verursacht werden können. Um solche Störungen zu eliminieren, werden Schalter mit Hintergrundunterdrückungsfunktion eingesetzt.

Um den Abstand zu standardisieren, bei dem der Reflexionssensor ausgelöst wird, nehmen Sie ein weißes Blatt Papier (10 x 10 cm für Entfernungen bis zu 40 cm oder 20 x 20 cm für Erfassungsentfernungen über 40 cm) oder eine warmgewalzte Stahlplatte und Testen Sie es unter ähnlichen Bedingungen … Im Allgemeinen in verschiedenen Branchen – auf unterschiedliche Weise.

Zur genaueren Normalisierung wird der Abstand anhand einer speziellen Tabelle, die die Reflexionseigenschaften verschiedener Materialien widerspiegelt, neu berechnet und daher ein Korrekturfaktor hinzugefügt. Ein Sensor hat beispielsweise einen Wert von 100 mm, Sie möchten aber beispielsweise Objekte aus Edelstahl überwachen.

Der Korrekturfaktor beträgt 7,5, was bedeutet, dass der sichere Betätigungsabstand 7,5-mal größer ist, nämlich 750 mm. Die kleinste Objektgröße wird durch seine Reflexionseigenschaften, den Kontrast und die Funktionsreserve bestimmt.

Reflex (Typ R)

Hierbei wird das vom Reflektor reflektierte Licht genutzt. Bei einem Empfänger mit Sender in einem Gehäuse wird der auf den Reflektor fallende Strahl reflektiert, trifft auf den Empfänger und wird ausgelöst. Wenn das Objekt den Arbeitsbereich verlässt, erfolgt ein weiterer Auslöser. Sensoren dieser Art können in einer Entfernung von bis zu 10 Metern arbeiten und werden zur Fixierung durchscheinender Objekte eingesetzt.