Technologieübersicht

Moduliertes Licht – Das durch den Sender übertragene Licht wird mit einer Frequenz gepulst, die für jede Sensorfamilie eindeutig ist. Der Empfänger ist so eingestellt, dass er das auf dieser Frequenz modulierte Licht erfasst und das Umgebungslicht von anderen Quellen ignoriert.

Schaltfrequenz – maximale Geschwindigkeit, bei der ein Sensor einzelne Impulse liefert, sobald das Objekt sich in den Erfassungsbereich bewegt und diesen verlässt.Einfach gesagt gibt dies an, wie schnell der Sensor beim Durchlaufen eines Objekts ein- und ausschalten kann.

Kontrast – der Farb- und Helligkeitsunterschied zwischen zwei Objekten. Weiß ist hierbei die am leichtesten und schwarz die am schwierigsten zu erfassende Farbe.

Lichtfleck – der Durchmesser des übertragenen Lichts bei einem gegebenen Abstand. Dieses Maß wird im Allgemeinen auf Datenblättern bei maximaler Tastweite angegeben und es ist eine Funktion des Sender-Öffnungswinkels.

Wirksamer Strahl – der Bereich des Lichtstrahls, der vollständig unterbrochen werden muss, damit der Sensorausgang schaltet.Sensoren, die schalten, wenn der Lichtstrahl unterbrochen wird, (d.h. durch Einweglichtschranken und polarisierte Reflexlichtschranken) verfügen über wirksame Strahlen.Sensoren, die das Licht direkt vom Objekt reflektieren lassen (d.h., Reflexlichttaster) verfügen über keine wirksamen Strahlen.

Hellschaltung – der Ausgang ändert seinen Zustand, sobald der Empfänger Licht erfasst.

Dunkelschaltung – der Ausgang ändert seinen Zustand, sobald der Empfänger kein Licht erfasst.

Betriebsreserve – das Verhältnis der tatsächlich vom Sensor empfangenen Lichtenergie und der erforderlichen Lichtenergie, um den Ausgangszustand zu ändern.Ein Betriebswert von 1 ist mindestens erforderlich, um den Ausgang zu schalten.Alles über diesem Grenzwert wird als Betriebsreserve betrachtet.Er dient zur Bestimmung der ordnungsgemäßen Funktion des Sensors in kontaminierten Bereichen.

Der wirksame Strahl hat einen einheitlichen Durchmesser der ungefähr dem Durchmesser der Sender- und Empfängerlinsen entspricht.Solange das Objekt mindestens so groß wie der wirksame Strahl ist, wird der Ausgang geschaltet, sobald der Strahl durch das Objekt unterbrochen wird.

Ausgänge für ein Einweglichtschrankenpaar:

• Die Ausgänge für Hellschaltung werden aktiviert, wenn das Objekt nicht anliegt.
• Die Ausgänge für Dunkelschaltung werden aktiviert, wenn das Objekt anliegt.

Bei der Installation von mehreren Einweglichtschrankenpaaren ist sicherzustellen, dass ein Sensor der anderen Empfänger vom übertragenen Lichtstrahl nicht beeinträchtigt wird.Eine einfache Lösung hierfür besteht darin, die Sender und Empfänger wie dargestellt auszutauschen.

Ein stark reflektierendes Objekt, welches sich durch einen Strahl bewegt, kann Licht auf einen nicht zugehörigen Empfänger reflektieren und dadurch ein Fehlsignal auslösen.Eine einfache Lösung besteht darin, die Schranken zwischen den Sensoren zu platzieren, um sämtliche Streureflexionen zu blockieren.

Weil das Sonnenlicht dieselben Lichtwellenlängen aufweist wie optische Sender, können die Empfänger durch sehr helles Umgebungslicht häufig beeinträchtigt werden.Dies lässt sich gewöhnlich dann beobachten, wenn optische Sensoren für Garagentüröffner im Heimbereich verwendet werden, bei denen die Sonnenstrahlen bei einem bestimmten Lichteinfallswinkel den Türbetrieb stören.Dieses Problem lässt sich durch eine Winkelverstellung der Sensoren, durch Hinzufügen einer Schranke oder durch einen Austausch von Sender und Empfänger lösen.

Der wirksame Strahl polarisierter Reflexlichtschranken ist konusförmig. In der Nähe des Sensors hat der Strahl ungefähr die Größe der Senderlinse.In der Nähe des Reflektors hat er die Größe des Reflektors.Dies bedeutet, dass kleinere Objekte erfasst werden können, wenn sie sich in der Nähe des Sensor befinden, nicht unbedingt jedoch in der Nähe des Empfängers.

Ausgänge für polarisierte Reflexlichtschranken:

• Die Ausgänge für Hellschaltung werden aktiviert, wenn das Objekt nicht anliegt.
• Die Ausgänge für Dunkelschaltung werden aktiviert, wenn das Objekt anliegt.

Prismatische Reflektoren sind für polarisierte Reflexlichtschranken erforderlich.Aufgrund ihres Designs drehen diese Reflektoren den ankommenden Lichtstrahl um 90 Grad. Die Sensoren sind mit polarisierenden Filtern über den Linsen ausgestattet, so dass die Lichtwellen sich nur in eine Richtung bewegen. Durch den Reflektor werden die Lichtwellen gedreht und passen sich so der Ausrichtung des Filters auf dem Empfänger an.

Glänzende Objekte können hochintensives Licht auf den Sensor zurückreflektieren, da das Licht jedoch nicht richtig ausgerichtet ist, verursachen glänzende Objekte kein Fehlsignal.

Objekteinflüsse:

Größere Objekte reflektieren mehr Licht, was zu einer größeren Tastweite führt.

Mit Sensoren mit sichtbarem Rotlicht lassen sich hellere Farben mit einer größeren Tastweite erfassen als dunklere Farben.Die Objektfarbe hat eine viel geringere Auswirkung auf Infrarotsensoren.Glänzende Oberflächen lassen sich mit einer größeren Tastweite erfassen als matte Oberflächen.

Glatte Oberflächen haben ein besseres Reflexionsvermögen als raue Oberflächen.Eine glattes blaues Objekt aus Kunststoff reflektiert beispielsweise mehr Licht als ein blaues Objekt aus Samt.

Flache lotrecht zum Sensor liegende Objekte reflektieren mehr Licht als flache in einem Winkel anliegende Objekte.Ferner neigen nicht flache Objekte dazu, das Licht vom Sensor wegzulenken, was zu einem Energieverlust und zu einer geringeren Tastweite führt.

Bei diesen Sensoren handelt es sich um speziell konstruierte Reflexlichttaster, die Fehlauslösungen auf dem Hintergrund hinter dem Objekt verhindern.Hintergründe lassen sich mit verschiedenen Technologien ausblenden, wie beispielsweise: Fest eingestellte Tast- und Reichweiten, Triangulationsprinzip, Diodenzeile, PMD Time-of-Flight{

Triangulationsverfahren
Bei dieser Technologie werden zwei Empfänger zur Hintergrundausblendung verwendet.Unter Verwendung eines Potentiometers zu Einstellungszwecken wird ein Spiegel mechanisch positioniert, um den Punkt zu bestimmen, an dem ein Empfänger das Objekt und der andere Empfänger den Hintergrund erfasst.Der Sensor wird dann auf halber Strecke zwischen diesen beiden Punkten eingestellt.Der Sensor misst den Winkel des empfangenen Lichts, um zu bestimmen, ob das Licht von dem Objekt oder dem Hintergrund reflektiert wird.

PMD Time-of-Flight
PMD (Photonic Mixer Device) bestimmt den Abstand zwischen dem Sensor und dem Objekt (sowie dem Sensor und dem Hintergrund) durch Messung der Zeit, die das Licht benötigt, um vom Sensor zum Objekt und wieder zurück zu gelangen.

Ein modulierter Laserstrahl wird von einer Laserdiode erzeugt.Das vom Objekt reflektierte Licht wird über eine Linse auf einen photosensitiven Chip (PMD Smart Pixel) geleitet.Der Chip vergleicht dann die ankommenden Lichtwellen und ermittelt so den Abstand des Objekts.