Information zu Sensoren - Technische Begriffe

Arbeitsweise:	Grundsätzlich wird zwischen statischer und dynamischer Arbeitsweise unterschieden. Die meisten Mehrstrahllichtschranken verfügen über Verstärker, die sowohl dynamisch als auch statisch arbeiten. Statisch: Die Unterbrechung eines Lichtstrahls durch das zu erfassende Objekt bewirkt eine Zustandsänderung am Ausgang des Verstärkers. Sie hält solange an, bis diese Unterbrechung wieder rückgängig gemacht wird, d.h. das Objekt den (die) Lichtstrahl(en) wieder freigibt. Die Impulsdauer entspricht in etwa der Verweildauer des Objektes. Dynamisch: Die Unterbrechung eines Lichtstrahls durch das zu erfassende Objekt bewirkt eine Zustandsänderung am Ausgang des Verstärkers, die unabhängig von der Verweildauer des Objektes nach einer eingestellten Impulsdauer wieder abklingt. Bei rein dynamisch arbeitenden Sensoren können nur schnell bewegte Objekte einen Impuls auslösen (Dynamik). Statische Zustände werden nicht erkannt, d.h. Objekte, die z.B. im Prüfquerschnitt eines dynamisch arbeitenden Sensors liegen bleiben! Dynamisch/Statisch: Sensoren mit Verstärkern, die beide Arbeitsweisen verbinden, sind in der Lage, sich schnell bewegende Objekte zu erfassen und in Verbindung mit einer Impulsverlängerung auch einen definierten Ausgangsimpuls zu generieren. Darüberhinaus können jedoch auch Objekte erkannt werden, die sich im Prüfquerschnitt des Sensors befinden. Dieses Leistungsmerkmal erweitert den Anwendungsbereich, insbesondere für Mehrstrahllichtschranken, ganz erheblich. Für die Auswurfkontrolle an Stanzwerkzeugen bringt sie sogar einen erheblichen Sicherheitsgewinn für den Anwender.
Auflösung:	Die kleinste Teilegröße, die von einem Sensor sicher erkannt werden kann, bei höchster Empfindlichkeitseinstellung.
Ausgang:	PNP - schaltend: Der Verbraucher wird fest mit der Masse der Betriebsspannungsquelle verbunden. Der Ausgangstransistor des Verstärkers schaltet den Verbraucher im aktiven Zustand zum Pluspol der Betriebsspannungsquelle durch. PNP - schaltende Sensoren entsprechen dem heutigen Stand der Technik und werden bei nahezu allen Industriesteuerungen eingesetzt. NPN - schaltend: Der Verbraucher wird fest mit dem Pluspol der Betriebsspannungsquelle verbunden. Der Ausgangstransistor des Verstärkers schaltet den Verbraucher im aktiven Zustand zur Masse der Betriebsspannungsquelle durch.
Betriebsspannung:	Alle Lichtschranken verfügen über einen Betriebsspannungsbereich von entweder 12 - 24 VDC (-5%/+20%) oder von 12 - 30 VDC (-5%/+10%), je nach Typ und Ausführung. Alle Verstärkertypen sind mit einem Spannungsregler ausgerüstet und damit von Schwankungen der Versorgungsquelle unabhängig. Dies ist eine Grundbedingung für konstante Leistungsmerkmale. Üblicherweise wird heutzutage in industrieller Umgebung mit 24 VDC gearbeitet.
EMV-Prüfung:	VESTER-Lichtschranken und Verstärker wurden im Zusammenhang mit der EMV-Richtlinie 89/336/EWG umfangreichen Tests und Messungen unterzogen. Diese werden entwicklungs- und fertigungsbedingt ständig im hauseigenen Labor verifiziert, insbesondere auf die EMV-Störfestigkeit nach IEC-801-2/4. Da Lichtschranken und Sensoren im allgemeinen nicht über eine eigene Stromversorgung verfügen, werden sämtliche Messungen anwendungsbezogen mit VESTER-Werkzeugüberwachungs-Systemen und den zugehörigen Anschlusskabeln und Peripheriegeräten durchgeführt. Eine CE-Kennzeichnung erfolgt typbezogen in der zugehörigen Dokumentation.
Funktionsprinzip:	VESTER Ein- und Mehrstrahllichtschranken arbeiten nach dem Einweg-System im Infrarot-Bereich, Laser-Lichtschranken im sichtbaren Bereich. Die Laserleistung liegt unter 1 mW (Klasse 2), bei geteilten Laser-Lichtschranken sollte trotzdem nicht direkt in den Laser-Lichtstrahl geblickt werden! Sender- und Empfängereinheiten stehen sich hierbei gegenüber, bei geteilten Bauformen in jeweils separaten Gehäusen, bei Gabel- und Rahmenlichtschranken im gemeinsamen Gehäuse, mit fester Zuordnung der optischen Achse. Sowohl Sender- als auch Empfängerelemente werden in ihrer Empfindlichkeit ausgewählt, klassifiziert und entsprechend optimal zugeordnet. Damit wird eine hohe Produktqualität bei gleichzeitig geringer Serienstreuung erreicht.
Gehäuse:	Sämtliche Gabel- und Rahmenlichtschranken werden aus hochwertigem Aluminium gefertigt, das über viele Jahre hinweg eine hohe mechanische Stabilität gewährleistet und elektromagnetische Störgrößen wirkungsvoll abschirmt. Die optoelektronischen Bauteile sind durch kratzfestes Hartglas geschützt. Jede Lichtschranke verfügt über ausreichend viele Befestigungsmöglichkeiten direkt am Gehäuse, oder wie bei Mehrstrahllichtschranken überwiegend realisiert, an speziellen Halteschienen und Schutzrahmen bzw. Schutzgehäusen.
Impulsverlängerung:	Für viele SPS-Anwendungen ist es notwendig, kurze Ausgangsimpulse von Sensoren in ein Signal mit einer definierten Zeitdauer (Impulsdauer) zu verlängern, da es infolge von langen Programmzykluszeiten sonst als solches nicht erkannt werden kann. Diese Impulsverlängerung ist Standard bei allen dynamisch/statischen Verstärkertypen, die in Mehrstrahllichtschranken überwiegend zum Einsatz kommen. Der Einstellbereich liegt zwischen 1 ms und 100 ms. Bei Auslieferung liegt der Wert bei 10 ms. Für die steckbaren Gleich- und Wechsellichtverstärker S2-... für Einstrahllichtschranken ist die Impulsverlängerung optional verfügbar. Die Ausgangsimpulsdauer bestimmt selbstverständlich die Schaltfrequenz der Lichtschranke, was bei schnellen Zählvorgängen eventuell berücksichtigt werden muss.
Schaltfunktion:	Bei digitalem Schaltverhalten kann der Verstärker nur zwei Zustände annehmen. Für Einweg-Lichtschranken wird festgelegt, bei welchem Betriebszustand die Lichtschranke ihre Schaltfunktion abgeben soll. Hellschaltung: Der Transistor am Verstärkerausgang ist durchgeschaltet, wenn eine ausreichende Lichtmenge auf den (die) Empfänger trifft. Es befindet sich kein Objekt zwischen Sender und Empfänger. Dunkelschaltung: Der Transistor am Verstärkerausgang ist durchgeschaltet, wenn der Empfänger ausreichend abgedunkelt ist. Bei Mehrstrahllichtschranken mindestens ein Element. Zwischen Sender und Empfänger befindet sich ein Objekt. Bei den meisten Lichtschranken kann die Schaltfunktion, d.h. die Hell-Dunkelschaltung, entsprechend dem Anwendungsfall umgeschaltet werden.
Schaltungstyp:	Sowohl Ein- als auch Mehrstrahllichtschranken können mit zwei Schaltungs- bzw. Verstärkertypen geliefert werden. Gleichlichtverstärker: Beim Gleichlichtverstärker wird die Sendereinheit der Lichtschranke mit einem konstanten Sendestrom versorgt, den die zugehörige Empfängereinheit als konstante (nicht getaktete) Lichtstrahlung aufnimmt. Lichtschranken mit Gleichlichtverstärker eignen sich deshalb insbesondere für schnelle Vorgänge bzw. zur Erfassung schnellbewegter Objekte. Für spezielle Anwendungen kann die Schaltfrequenz bis über 5 KHz abgestimmt werden, bei Standardsensoren liegt sie in der Regel bei über 1 KHz. Die stärkere Fremdlichtabhängigkeit des Gleichlichtverstärkers macht sich dagegen überall dort bemerkbar, wo mit starkem Fremd- bzw. Umgebungslicht zu rechnen ist. Die direkte Einstrahlung in den Empfänger ist hier durch geeignete Maßnahmen zu vermeiden. Alle steckbaren Gleichlichtverstärker S2-... für Einstrahllichtschranken der steckbaren Serien sind mit einer Verschmutzungs- bzw. Einstell-Anzeige ausgerüstet. Im normalen Betrieb wechselt diese rote LED entsprechend dem Zustand des Lichtstrahls. Rote LED aus: Lichtstrahl frei bzw. korrekt justiert Rote LED an: Lichtstrahl durch Objekt unterbrochen Im Verschmutzungsfall oder bei falscher Justierung von Sender- und Empfängereinheiten bei geteilten Lichtschranken leuchtet die rote LED permanent, insbesondere dann, wenn der Lichtstrahl nicht durch ein Objekt abgedunkelt ist. Wechsellichtverstärker: Beim Wechsellichtverstärker wird die Sendereinheit mit getaktetem Licht einer bestimmten Frequenz versorgt. Gleichzeitig wertet die Empfängerseite auch nur den dieser Frequenz zugehörigen Anteil aus. Damit wird beim Wechsellichtverstärker eine sehr gute Fremdlichtunabhängigkeit und eine hohe Funktionsreserve erreicht. Seine Domäne liegt überwiegend in Zusammenhang mit geteilten Infrarot-Lichtschranken, bei denen große Abstände zwischen Sender- und Empfängereinheit zu realisieren sind, sowie bei Gabellichtschranken mit kleinen Blenden und entsprechend hoher Auflösung. Abhängig von der Schaltfrequenz eignet sich der Wechsellichtverstärker auch für sehr schnell bewegte kleine Objekte. Max. Schaltfrequenz bis 4 KHz. Bei allen steckbaren Gleich- und Wechsellicht Verstärkertypen S2-... für Einstrahllichtschranken wird der Zustand des Lichtstrahls mit einer gelben LED angezeigt. Gelbe LED aus: Lichtstrahl unterbrochen Gelbe LED an: Lichtstrahl frei Diese Anzeige gilt unabhängig davon, ob die Lichtschranke in der Schaltfunktion hell- oder dunkelschaltend betrieben wird.