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Einkaufsführer 2021

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Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik

Sensoren Bild 5:

Sensoren Bild 5: Lichtschranke mit einem 2-Kanal-Multiplexverstärker. Selbst wenn der Schnee am Boden in den Infrarotstrahl hineinragen sollte, funktioniert das System durch die automatische Nachregelung der Sendeleistung einwandfrei Mehr Durchblick beim Einblick Ein ebenso interessantes, aber bislang weniger bekanntes Einsatzgebiet von Hochleistungslichtschranken ist die Prüfung von Produkten in Hybridbauweise und damit eine Teil-in-Teil-Erkennung selbst bei absolut blickdichten Gehäusen. So können bspw. Hochleistungslichtschranken mit dem Einkanalverstärker OV620800 (Bild 8) über einen DIP-Schalter so eingestellt werden, dass sich zwei Optionen für eine Abfrage über den Schaltausgang anbieten: Entweder das Vorhandensein eines Bauteils in einem Gehäuse wird geprüft (Schaltausgang wird bei zusätzlicher Bedämpfung der Lichtschranke gesetzt) oder das Fehlen des Bauteils wird abgefragt (Schaltausgang wird bei Abnahme der Bedämpfung gesetzt). Verschiedene Grenzwerte überwachen Somit bietet ein solches System in manueller Betriebsart bereits eine ganze Reihe an Möglichkeiten im Bereich der Teil-in-Teil-Erkennung, wobei die Anwesenheitskontrolle einer in einem Kunststoffgehäuse verbauten Leiterplatte nur ein Beispiel von vielen wäre. Der Verstärker mit Schaltausgang ist aber nicht nur in der Lage, einen einzelnen, fest vorgegebenen Grenzwert abzufragen, sondern über die Teachfunktion außerdem gleich mehrere Signaldrift wird somit durch eine entsprechende Erhöhung des Sendesignals ausgeglichen. Ein Ausfall der Hochleistungslichtschranke ist überdies weitestgehend ausgeschlossen, da sich ein Signalausgang als Hinweis setzen lässt, die Optiken zu reinigen, noch bevor das Gesamtsystem an seine Regelgrenzen stößt. Optimale Sendegrundleistung ermitteln Bei Einkanalverstärkern der jüngsten Generation kann die Sendegrundleistung für die automatische Leistungsregelung in vier Stufen vorgegeben werden. Welche Einstellung für eine Applikation optimal ist, muss durch praktische Versuche ermittelt werden. Ziel ist es hierbei immer, eine Einstellung zu erreichen, bei der es durch normale Verschmutzungsbedingungen innerhalb der Lichtschranke zu keinem Signalwechsel kommt. Neben den Einkanalverstärkern bieten sich auch Multiplexverstärker im automatischen Betriebsmodus für den Einsatz in verschiedensten Applikationen an, z. B. in Outdoor-Anwendungen wie Toreinfahrten (Bild 5). Ideal für anspruchsvolle Füllstandskontrolle Anders als bei der automatischen Leistungsregelung, wird in der manuellen Betriebsart für den Sender der Lichtschranke eine fest eingestellte und somit für die Anwendung stets konstante Leistung vorgegeben. Diese Betriebsart findet sich häufiger in Applikationen mit Füllstandsabfragen, z. B. um Restanhaftungen von Medien an den Sensoren zuverlässig auszublenden, oder aber, um keine Schaltfunktion beim Nachfüllen durch einen Materialstrom auszulösen (Bild 6). Präzisere Abfragen im messenden Modus Einige Verstärker integrieren zusätzlich zum Schaltausgang einen Analogausgang, mit dem über das 0-10V-Signal Sender und Empfänger genau aufeinander ausgerichtet werden. Die optimale Ausrichtung von Sender und Empfänger sowie deren aktueller Verschmutzungsgrad lassen sich anschließend ebenfalls permanent über den 0-10V-Ausgang überwachen. Da der Analogausgang das Empfangssignal proportional abbildet, stellt er zudem Messwerte für die Auswertung auf einer Anlagensteuerung (SPS) bereit. Der Ausgang bietet hierbei verschiedene Möglichkeiten, quasi das Dämpfungsverhalten von Werkstoffen zu beurteilen, z. B. zur Kontrolle der Eintrübung von Flüssigkeiten in transparenten Leitungen. In der messenden Betriebsart eignen sich Hochleistungslichtschranken aber ebenfalls zur Doppellagenkontrolle von übereinander liegenden, flachen, nicht-metallischen Materialien. Selbst die exakte Anzahl der einzelnen Materiallagen lässt sich dann ermitteln (Bild 7). Bild 6: In der manuellen Betriebsart wird für den Sender der Lichtschranke eine fest eingestellte, stets konstante Leistung vorgegeben. In Applikationen zur Füllstandskontrolle, wie hier in einem Silo, löst der Materialstrom beim Nachfüllen daher keine Schaltfunktion aus 44 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2021

Sensoren Bild 7: Lichtschranke mit Analogausgang zur Doppellagenkontrolle von übereinander liegenden, flachen, nicht-metallischen Materialien. Auch die Anzahl der Materiallagen wird ermittelt verschiedene Grenzwerte zu überwachen. Das kann insbesondere von Vorteil sein, wenn mit einem System mehrere unterschiedliche Produkte kontrolliert werden sollen und sich in diesem Zusammenhang die Größe respektive Materialstärke der Prüflinge verändern oder aber die Gehäusematerialien wechseln. Anzahl mehrerer Bauteileinsätze abfragen Einkanalverstärker wie der OV62C903 (Bild 9) mit zusätzlichem Analogausgang können im messenden Betriebsmodus sogar mehrere übereinander angeordnete Bauteileinsätze in einem blickdichten Gehäuse abfragen. Auch hier lässt sich, ähnlich wie bei der bereits beschriebenen Doppellagenkontrolle, die genaue Anzahl der Einsätze in einem Gehäuse ermitteln, z. B. zur Kontrolle einzelner Trennstege, die sich als Schwallwände in einem Behälter befinden. Eine Einschränkung ist es aber generell für alle Applikationen zu beachten: Weder die Gehäuse oder Behältnisse, noch die zu prüfenden Bauteile im Inneren dürfen aus Metall sein oder über eine vollständige metallische Legierung verfügen. Ausnahmen sind indes in sich geschlossene Gehäuse mit einem Metallgeflecht. Bislang wurde im Zusammenhang mit den verschiedenen Betriebsmodi der Verstärker bereits auf die eine oder andere Servicefunktion eingegangen. Da sie einige elementare Vorteile für die Praxis bieten, werden an dieser Stelle einmal die wichtigsten Servicefunktionen detaillierter beschrieben, hierzu gehören u. a. eine Teachfunktion, eine Ausrichtkontrolle und eine Fehlerdiagnose. Schaltausgang per Fern-Teachtaste parametrieren Mit der Teachfunktion lässt sich der Abschaltpunkt eines Schaltausgangs parametrieren. Das zu erkennende Objekt wird hierzu zwischen die Sensoren platziert und die Funktion direkt am Verstärker per Tastendruck aktiviert. Die optimale Einstellung der Schaltschwelle wird automatisch ermittelt. Der Schaltausgang liefert somit stets ein zuverlässiges Signal, sobald ein entsprechendes Objekt den Lichtstrahl passiert. In einigen Applikationen kann diese Vorgehensweise beim Einteachen eines Referenzobjektes jedoch problematisch sein, vor allem dann, wenn sich die Hochleistungslichtschranke in einer größeren Distanz zum Verstärker befindet. Daher hat ipf electronic neue Verstärker mit integriertem Anschluss für eine Fern- Teachtaste ins Portfolio aufgenommen. Über einen mit dem Verstärker verbundenen elektrischen Taster lässt sich daher unmittelbar vor Ort an der Lichtschranke der Schaltausgang des Systems teachen. Müssen aufgrund wechselnder Produkte häufiger neue Referenzobjekte eingeteacht werden, kann die Lösung bspw. auch in Form eines ausschließlich von autorisierten Personen zu betätigenden Schlüsseltasters realisiert werden. Optimale Ausrichtung und gezielte Fehlerdiagnose Die Ausrichtkontrolle dient dazu, Sender und Empfänger der Lichtschranken exakt aufeinander auszurichten, da hiervon je nach Sende leistung bspw. der Grad der Verschmutzungskompensation abhängt. In der Regel wird die Qualität der Ausrichtung durch eine spezifische Anzahl an Lichtimpulsen über eine LED am Verstärker angezeigt. Geräte mit Analogausgang ermöglichen überdies die Ausrichtung von Sender und Empfänger über das 0-10V-Signal, wie bereits weiter oben beschrieben. Tritt während des Betriebs einer Hochleistungslichtschranke ein Systemfehler auf, wird dieser am Verstärker ebenfalls durch LEDs angezeigt und bei einigen Geräte zudem über einen gesonderten Schaltausgang gemeldet. Ganz im Sinne einer schnelle Problembehebung lässt sich die Fehlerquelle außerdem mittels einer Diagnosetaste eingrenzen, wodurch unmittelbar erkannt werden kann, ob ein Leitungsproblem oder aber der Ausfall eines Senders bzw. Empfängers die Ursache eines Fehlers ist. Bild 8: Der Einkanalverstärker OV620800 bietet zwei Möglichkeiten für die Teil-in-Teil-Erkennung mit Lichtschranken in blickdichten Gehäusen: der Schaltausgang wird bei zusätzlicher Bedämpfung gesetzt (Vorhandensein eines Bauteils in einem Gehäuse wird geprüft) oder der Schaltausgang wird bei Abnahme der Bedämpfung gesetzt (Fehlen des Bauteils wird abgefragt) Anforderungen sind nicht immer eindeutig Im Zusammenhang mit den Erläuterungen zur automatischen Leistungsregelung von Hochleistungslichtschranken wurde zu Beginn dieses Beitrags ein Applikationsbeispiel aus einer Waschstraße beschrieben. Doch die Anforderungen an eine Verschmutzungskompensation sind nicht immer derart eindeutig, dass auf Anhieb eine optimale Systemauswahl realisiert werden kann, wie die nächste Anwendung zeigt. Um u. a. Wolle zu Vlies zu verarbeiten, muss ein Betrieb für Garne und Strickmoden die Rohwolle zunächst in einer Anlage aufbereiten. Am Anfang einer solchen Anlage befüllt man hierzu einen Bunker mit Rohmaterial, das anschließend über Förderbänder dem Aufbereitungsprozess zugeführt wird. Die Befüllung erfolgt über ein Druckluftsystem, das die Rohwolle in den Bunker bläst. Ist die erforderliche Füllmenge erreicht, wird das System gestoppt, bis der Bunker nahezu leer ist. Erst dann wird wieder nachgefüllt. Fehlfunktionen durch Wollreste Für die Füllstandskontrolle des Bunkers und Steuerung des Druck- Bild 9: Einkanalverstärker wie der OV62C903 mit zusätzlichem Analogausgang können mehrere übereinander angeordnete Bauteileinsätze in einem blickdichten Gehäuse abfragen Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2021 45

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