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Einkaufsführer 2021

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Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik

Sensoren Auf

Sensoren Auf Hochleistung getrimmt Unbekannte Seiten einer bekannten Sensorlösung Bild 1: Durch die Kombination aus Sendern und Empfängern in verschiedenen Bauformen und unterschiedlichen Verstärkern sind Hochleistungslichtschranken sehr vielseitig, was sie überaus interessant für Applikationen mit speziellen Anforderungen macht. (alle Bilder: ipf electronic gmbh) Autor: Christian Fiebach, Geschäftsführer, ipf electronic gmbh www.ipf-electronic.de Wenn Leistung nicht ausreicht, ist Hochleistung gefragt. Und wenn als Lösungen Lichtschranken ins Spiel kommen, wird es interessant, denn konkrete Applikationen haben in diesem Zusammenhang zumeist besonders hohe mithin spezielle Anforderungen. Einer landläufigen Meinung zufolge werden Hochleistungslichtschranken immer dann eingesetzt, wenn die Leistung konventioneller Lichtschranken an Grenzen stößt. Das ist richtig. Erfahrungen aus der Praxis zeigen aber auch, dass solche Lösungen mit Eigenschaften aufwarten können, die weit über die meisten Erwartungen der Anwender hinausgehen. Die vermeintlich hinreichend bekannten Lichtschranken zeigen hierbei immer wieder ihre bislang weniger bekannten Seiten, z. B. bei der Abfrage von Bauteilen in blickdichten Gehäusen (Teil-in-Teil- Erkennung), um nur ein Beispiel zu nennen. Doch hierzu später mehr. Hohe Kompensation durch Leistungsreserven Es ist die Kombination aus Sendern, Empfängern und verschiedenen Verstärkern, durch die Hochleistungslichtschranken gewissermaßen eine Sonderstellung im Bereich der optischen Sensoren einnehmen (Bild 1). Die Einweg systeme arbeiten mit für das menschliche Auge nicht sichtbarem Infrarotlicht, das aufgrund seiner Wellenlänge von rund 880 nm nahezu alles zu durchdringen vermag. Je nach Zusammenstellung der Einzelkomponenten aus Sender, Empfänger und Verstärker erzielen Hochleistungslichtschranken Gesamtreichweiten von bis zu 70 Metern. Dennoch werden diese Arbeitsabstände zumeist in der Praxis nicht ausgeschöpft und stattdessen die durch die hohe Sendekapazität der Lichtschranken verfügbaren Leistungsreserven auf kürzeren Distanzen für eine hocheffiziente Verschmutzungskompensation genutzt. Bessere Ergebnisse durch exakte Ausrichtung Wie bereits erwähnt, ist Infrarotlicht für das menschliche Auge nicht sichtbar. Da Sender und Empfänger von Hochleistungslichtschranken aber relativ große Öffnungswinkel (Abstrahlwinkel) haben, können die Systeme selbst auf größere Entfernungen problemlos aufeinander ausgerichtet werden. Hierbei gilt im Allgemeinen: Je exakter die Ausrichtung von Sender und Empfänger, desto größer, je nach Leistung, ist die Verschmutzungskompensation des Gesamtsystems. Mit der Größe der Abstrahlwinkel des Senders (6°, 12° oder 25°) nimmt jedoch die Reichweite der Lichtschranke ab. Von der Lichtschranke bis zum Lichtgitter Hochleistungslichtschranken gäbe es nicht ohne Verstärker, denn mit ihnen können nicht nur die Signalstärke der Sender applikationsspezifisch angepasst, sondern darüber hinaus auch verschiedene Betriebsmodi ausgewählt werden. Zur Verfügung stehen Einkanal- als auch Bild 2: Einkanalverstärker (rechts) ermöglichen den Anschluss einer Lichtschranke. Multiplexverstärker eignen sich für den Anschluss von zwei, vier oder acht Lichtschranken, die sich im Einsatz nicht gegenseitig beeinflussen 42 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2021

Sensoren Bild 3: Lichtgitter an einem Transportband für Baumstämme vor einer Bandsäge. Flexible Lichtgitterhöhen können durch die Kopplung mehrerer Multiplexverstärker realisiert werden Mehrkanalverstärker (Multiplexverstärker) im Portfolio (Bild 2). Einkanalverstärker ermöglichen den Anschluss einer Lichtschranke, während Multiplexverstärker für den Anschluss von zwei, vier oder acht Lichtschranken ausgelegt sind. Die an solchen Verstärkern angeschlossenen Lichtschranken beeinflussen sich im Einsatz nicht gegenseitig. So lässt sich bspw. bei den Multiplexverstärkern für den Anschluss von 4- oder 8-Sender-/Empfängersystemen eine Lichtgitterfunktion aktivieren. In diesem Fall sind alle Lichtschranken auf einen Signalausgang geschaltet, der stets dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn eine der Lichtschranken im Licht gitter unterbrochen wird. Für eine flexible Lichtgitterhöhe können mehrere Verstärker miteinander gekoppelt werden, um zusätzliche Lichtschranken in das Lichtgitter zu integrieren. Solche Lösungen werden z. B. in Sägewerken zur sicheren Erfassung von Baumstämmen auf Fördereinrichtungen vor Band sägen eingesetzt (Bild 3). Nicht nur Schmutz beeinflusst Optiken Das überaus breite Einsatzspektrum von Hochleistungslichtschranken resultiert u. a. aus den verschiedenen Grundfunktionen, die Ein kanal- und Multiplexverstärker bereitstellen. Hierzu zählen neben dem bereits beschriebenen Lichtgitterbetrieb vor allem eine manuelle und automatische Leistungsregelung sowie messende Betriebsart. Derartige Funktionen sind teilweise aus ganz konkreten praktischen Anforderungen entstanden, wie folgendes Beispiel zeigt. Waschstraßen bzw. sogenannte Portalwaschanlagen für Fahrzeuge sind ein geradezu klassisches Einsatzfeld für Hochleistungslichtschranken (Bild 4). Vor allem die Hauptreinigungsbürsten und die zum Abschluss über die Karosserie verfahrenden Trockengebläse benötigen empfindliche Lichtschranken, die u. a. in der Lage sind, auch das Fahrzeugglas bspw. der Frontund Heckscheibe zu erkennen, um den Andruck der Reinigungsbürsten sowie den Abstand des Trockengebläses gemäß der Fahrzeugkonturen zu regeln. Auch die Bürsten für die Radfelgen lassen sich über die Lichtschranken ansteuern. Die Optiken der Hochleistungslichtschranken sind in solchen Anlagen vor allem Verschmutzungen durch das Waschwasser und den vom Fahrzeug abgelösten Verunreinigungen ausgesetzt. In einigen Regionen kommt möglicherweise noch kalkhaltiges Wasser hinzu, sodass sich auch Kalkreste auf den Optiken niederschlagen können. Weitere typische Umgebungsbedingungen sind z. B. verwendete Reinigungsmittel und Schaum. Automatische Leistungsregelung löst Gegensätze Demnach ist hier ein System mit hoher Ansprechempfindlichkeit erforderlich, das gleichzeitig die Verschmutzungen kompensieren kann, denen die Optiken von Sender und Empfänger ausgesetzt sind. Diese im Grunde entgegengesetzten Anforderungen kann eine Lichtschranke mit fester Einstellung der Sendeleistung, wie weiter unten beschrieben, nicht bewältigen. Daher wurden Lösungen wie die Einkanalverstärker mit automatischer Betriebsart entwickelt. Sie ermöglichen aufgrund der Absenkung der Sendeleistung auf ein betriebssicheres Mindestmaß eine hohe Ansprechempfindlichkeit der Lichtschranke, können aber außerdem bei zunehmender Verschmutzung der Optiken die Sendeleistung nachregeln. Der Bild 4: Eine Lösung vereint gegensätzliche Anforderungen: Die Lichtschranken (mit Einkanalverstärker im automatischen Betriebsmodus) in einer Waschstraße verfügen über eine hohe Ansprechempfindlichkeit und gleichzeitig über eine hohe Verschmutzungskompensation Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2021 43

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