Photoelektrischer Sensor mit Hintergrundausblendung

Ein photoelektrischer Sensor erkennt ein Objekt, indem er Licht über den Raum legt, in dem das Objekt sein wird, und auf das Licht achtet, das zurückkommt oder ausbleibt. An einer Produktionslinie macht ihn das zum Sensor für die Anwesenheitsprüfung von Teilen, für die Zählung, die Endlagenüberwachung und Schrankenpositionen, und er ist meist der einfachste Weg, eine Ja-oder-Nein-Frage zur Position zu beantworten.

Die Sensoren auf dieser Seite sind rechteckige Geräte mit einer roten LED-Lichtquelle in drei Erfassungsformen: Lichttaster mit Hintergrundausblendung, Einweg-Lichtschranke und Reflexions-Lichtschranke. Die Bereiche reichen von 100 mm beim kleinsten Lichttaster bis 15 m beim Einweg-Lichtschrankenpaar. Die Ausgänge sind NPN oder PNP mit offenem Kollektor, die Ansprechzeit beträgt 1 ms oder weniger, und das Gehäuse ist nach IP67 gedichtet, was erlaubt, einen Sensor an der Maschine statt im Schaltschrank zu montieren.

Die Hintergrundausblendung ist das Merkmal, das darüber entscheidet, ob der Sensor an einer gemischten Linie eingesetzt werden kann. Sie legt den Schaltpunkt danach fest, wo das Objekt ist, und nicht danach, wie viel Licht es zurückwirft, ein schwarzes und ein weißes Teil werden daher mit derselben Einstellung erkannt, und ein Maschinenrahmen dahinter löst den Sensor nicht aus.

Wie die Hintergrundausblendung arbeitet

Ein Lichttaster ohne Hintergrundausblendung misst, wie viel Licht zurückkommt. Ein weißes Ziel in größerer Entfernung und ein graues Ziel näher heran können dieselbe Menge zurückwerfen, und ein heller Metallrahmen hinter dem Ziel kann mehr zurückwerfen als das Ziel selbst, der Sensor schaltet daher auf das, was am hellsten ist, und nicht auf das, was am nächsten ist. Die übliche Abhilfe ist, den Sensor näher heranzuführen oder den Hintergrund abzuschatten, was beides die Maschine ändert und nicht die Einstellung.

Ein Sensor mit Hintergrundausblendung misst stattdessen, woher das Licht kommt. Sender und Empfänger blicken aus leicht unterschiedlichen Winkeln auf das Ziel, die Lage des zurückkehrenden Lichtflecks am Empfänger hängt daher vom Abstand zum Ziel ab. Der Sensor vergleicht die beiden Signale und schaltet bei einem Abstand, auf den er eingestellt wurde, unabhängig davon, wie reflektierend das Ziel ist. Deshalb erkennt dieselbe Einstellung ein schwarzes mattes und ein weißes glänzendes Teil, und deshalb wird ein Objekt hinter dem Schaltpunkt ignoriert, auch wenn es stark reflektiert.

Die drei Erfassungsformen unterscheiden sich darin, was sie in die Lücke bringen. Ein Lichttaster arbeitet allein. Eine Reflexions-Lichtschranke sendet einen Strahl auf einen Reflektor und erkennt das Objekt, wenn der Strahl unterbrochen wird, was einen gegenüberliegenden Reflektor, aber nur eine Kabelstrecke erfordert. Ein Einweg-Lichtschrankenpaar setzt Sender und Empfänger an die gegenüberliegenden Enden einer Strecke und erkennt, wenn der Strahl zwischen ihnen unterbrochen wird, was die größte Reichweite und die zuverlässigste Erkennung ergibt, dafür aber die Verdrahtung an beiden Enden erfordert.

So wählen Sie den passenden Sensor aus

Beginnen Sie mit dem Abstand zwischen Sensor und Teil. Dieser eine Wert trennt die Modelle stärker als jeder andere: Die Lichttaster decken 100, 300, 500 und 900 mm ab, das Linienstrahlmodell deckt 125 mm ab, die Reflexions-Lichtschranke erreicht 6 m und das Einweg-Lichtschrankenpaar 15 m.

Entscheiden Sie danach die Form aus der Geometrie. Ein Sensor, der von oben auf ein Teil auf einem Förderband blickt, verwendet einen Lichttaster und braucht nichts auf der Gegenseite. Ein Sensor, der über ein Rollenbett blickt, bei dem ein Teil nicht hoch genug für eine zuverlässige Reflexion ist, verwendet ein Einweg-Lichtschrankenpaar. Ein Sensor, der mehrere Meter mit nur einer Kabelstrecke überbrücken muss, verwendet die Reflexions-Lichtschranke mit einem Reflektor am entfernten Ende.

Passen Sie dann den Ausgang an die Steuerung an. Ein NPN-Ausgang zieht Strom gegen Masse und passt zu einem einspeisenden Eingang; ein PNP-Ausgang liefert Strom und passt zu einem speisenden Eingang. Der maximale Ausgangsstrom beträgt 100 mA, das treibt einen Steuerungseingang und keine Lampe oder ein Ventil.

Berücksichtigen Sie schließlich die Umgebung. IP67 deckt Spritzwasser und Staub ab, aber nicht dauerhaftes Eintauchen oder Hochdruckreinigung. Fremdlicht bis 3.000 lx aus einer Glühlampenquelle wird toleriert, direktes Sonnenlicht oder eine starke Lampe auf der Erfassungsfläche ist daher ein Fall für Abschattung oder einen geänderten Montagewinkel. Die Empfindlichkeitseinstellung ist ein Drehknopf bei den Lichttastern und eine Drucktaste bei den übrigen, was dort zählt, wo die Einstellung während eines Umrüstens geändert werden muss und nicht bei der Inbetriebnahme.

Grenzen und zu klärende Punkte

Die Erfassungsabstände der Lichttaster sind gegen ein weißes mattes Ziel mit 90 % Reflexionsgrad angegeben. Ein dunkles, raues oder geneigtes Ziel wirft weniger Licht zurück, der nutzbare Abstand ist daher kürzer als der veröffentlichte, und die praktische Einstellung sollte Reserve lassen. Die andere Fehlerrichtung ist ein glänzendes Ziel, das aus einem Winkel genug Licht zurückwerfen kann, um außerhalb des vorgesehenen Schaltpunkts erkannt zu werden.

Zwei Lichttastervarianten erscheinen in den modellbezogenen Zeichnungen des gelieferten Materials, aber nicht in der Bereichstabelle oder der Übersichtstabelle, ihre Verfügbarkeit und ihre vollständige Spezifikation sind daher offen. Sie sind auf dieser Seite mit diesem Hinweis genannt und nicht weggelassen, weil ein Käufer, der die Zeichnungen gesehen hat, sie sonst nicht einordnen könnte.

Die Lichtfleckdurchmesser sind mit dem Arbeitsabstand veröffentlicht, bei dem jeder gemessen wurde, und diese Abstände unterscheiden sich zwischen den Modellen. Die Werte lassen sich nicht direkt vergleichen: Ein kleiner Lichtfleck, bei 300 mm gemessen, und ein größerer Lichtfleck, bei 50 mm gemessen, beschreiben Unterschiedliches darüber, wie eng der Strahl gebündelt ist.

Schließlich nennt das Material nicht, ob die Ausgangsfunktion im Feld geändert werden kann oder bei der Bestellung des Geräts festgelegt wird. Für eine Linie, an der derselbe Sensor sowohl in einer offenen als auch in einer geschlossenen Anordnung verwendet wird, ist das vor der Bestellung zu klären und nicht erst bei der Inbetriebnahme.