Welche Arten von fotoelektrischen Schaltern gibt es, und wie unterscheiden sie sich?

Einführung

Eingeführt im Jahr 1906, steuern Photoelektrische Schalter jedes Aspekt der modernen industriellen Automatisierung mit genauer und messbarer Erkennung, die nahezu unmöglich zu replizieren ist. Doch handelt es sich dabei um lichtabhängige Schalter, vorhersagbare Geräte mit unterschiedlichen Arten von Eigenschaften und einer sehr breiten Anwendungsbereichsabdeckung. Im nachfolgenden Artikel werden wir auf mehrere verschiedene Arten von Photoelektrischen Schaltern eingehen, da sie sich in ihrer Funktionsweise, Anwendung und Design unterscheiden.

Kategorien von Photoelektrischen Schaltern

Es gibt vier Arten von Photoelektrischen Schaltern: rückspiegelnd, Durchstrahlung und diffus reflektierend sowie Faseroptik.

Retroreflektive Sensoren

Dies ist möglich, weil rückspiegelnde Sensoren ein Lichtbündel an ein Objekt senden (das das Licht in entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung abfängt) und dann dasselbe zurückkehrende Lichttyp detektiert. Dieser Typ Sensor hat begrenzte Anwendungen, bei denen eine Sichtlinie aufrechterhalten wird, wie bei Verpackungsmaschinen oder Förderbanddesigns. Sie arbeiten mit hoher Konsistenz und können verschiedene Objekte erkennen, beginnend bei glänzenden Metallen bis hin zu transparenten Kunststoffen.

Durchstrahlsensoren

Rückspiegelnde Sensoren funktionieren, indem sie ein Lichtbündel an ein Objekt senden (das das Licht in entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung abfängt), und dann dasselbe zurückkehrende Licht empfangen. Diese Art von Sensor hat nur wenige Anwendungen mit Sichtliniencharakteristiken wie Verpackungsmaschinen oder Förderbandartigen Designs. Sie arbeiten mit hoher Konsistenz und identifizieren verschiedene Objekte von glänzenden Metallen bis zu durchsichtigen Plastiken.

Diffuse reflektierende Sensoren

Sie funktionieren, indem sie ein Lichtstrahl von einer Seite einer Luftlücke zur anderen senden und der Strahl auf der gegenüberliegenden Seite empfangen wird. Er wird aktiviert, wenn etwas den Strahl unterbricht, indem es hindurchgeht. Sie werden am häufigsten verwendet, um das Vorhandensein oder Fehlen eines Objekts in der Ferne zu erkennen, wie bei Niveaukontrollen und Sicherheitseinrichtungen.

faseroptische sensoren

In Faseroptischen Sensoren werden Glasfaserkabel verwendet, um Licht zum und vom Messpunkt zu übertragen. Sie eignen sich gut für rough Umgebungen, da sie elektromagnetische Störungen nicht beeinträchtigen und sehr präzise arbeiten, sodass sie besser mit elektromagnetischer Verträglichkeit umgehen können.

Variationen aufgrund der Funktionsprinzipien

Es gibt viele verschiedene Arten von Photoelektrischen Schaltern, die auch variieren basierend auf ihren Funktionsprinzipien (aktiv vs passiv Infrarotsensoren) und der Nutzung sichtbaren Lichts versus Infrarotlicht.

Passive Infrarotsensoren vs Aktive

Andererseits funktionieren aktive IR-Sensoren, die ihr eigenes Signal senden und es einfach reflektiert auffangen, nur in einer kontrollierten Umgebung. Passive IR-Sensoren emittieren kein Licht, sondern erkennen die Wärmesignatur von Objekten; daher werden sie zur Energieeinsparnis eingesetzt.

Sensoren für sichtbares Licht und Infrarotlicht

Sichtbare Lichtsensoren haben einen sehr einfachen Einsatzfall in Systemen: Sie möchten, dass das Erkennen für menschliche Betreiber sichtbar ist. Als zusätzlicher Vorteil arbeiten Infrarotsensoren im nicht sichtbaren Bereich, was bedeutet, dass Sie sie vielleicht nicht sehen und ihre Effektivität visuell überprüfen können, sie aber definitiv sehr gut in Anwendungen funktionieren, in denen das visuelle Erscheinungsbild keinen großen Teil des Ganzen ausmacht, sondern Erkennung einen signifikanten Teil davon ist.

Arten je nach Art der Ausgabe

Fotoelektrische Schalter unterscheiden sich auch durch den Ausgabetyp, wobei NPN- und PNP-Transistorkonfigurationen die am häufigsten verwendeten sind.

NPN- und PNP-Ausgänge

NPN-Ausgänge — normalerweise offener Kollektor, für Sinking-Anwendungen PNP-Ausgänge — normalerweise offener Emitter, für Sourcing-Anwendungen Beide NPN und PNP sind in Steuersystemen üblich, daher hängt die Auswahl von den Anforderungen des jeweiligen Steuersystems ab.

analog v Digitale Ausgänge

Analog- oder Digitalausgang: Einige Fotoelektrikschalter haben analoge Ausgänge, die eine kontinuierliche Darstellung der Umgebungslichtintensität bieten; andere bieten digitale Ausgänge, die ein binäres Signal erzeugen, das anzeigt, ob ein Objekt erkannt wird oder nicht. Für Anwendungen mit genauen Lichtpegeln sind analoge Ausgänge die Lösung, während digitale Ausgänge für einfache Erkennungsanwendungen ausreichen.

Umweltüberlegungen

Einige Fotoelektrikschalter können Schwankungen im Umgebungslicht aushalten und sind speziell für Umweltanforderungen wie Staub- und Wasserbelastung oder Hochtemperaturbetrieb ausgelegt.

Maßgeschneiderte Fotoelektrikschalter

Darüber hinaus bietet der Markt mehrere differenzierte Photoelektrische Schalter an, wie Hochgeschwindigkeitszähl-Sensoren zur Zählung von Objekten, die in schneller Folge vorbeifahren, Sicherheitssperren für den Zugangskontroll- und Sicherheitseinsatz sowie intelligente Schalter mit IO-Link für die Interoperabilität über ein Industrie-Kommunikationsnetzwerk.

Schlussfolgerung

Diese umfangreiche Palette an Photoelektrischen Schaltern, die auf dem Markt verfügbar ist, macht diese Geräte zu differenzierenden Elementen und sie spielen eine wesentliche Rolle in der modernen Automatisierung. Egal ob ein rückspiegelnder Sensor für Verpackungslinien, ein Durchstrahlungssensor für Sicherheitssysteme oder ein diffus reflektierender Sensor für die Objekterkennung in der Robotik – der richtige Schalter kann die Effizienz und Zuverlässigkeit jedes automatisierten Prozesses erheblich steigern. Aufgrund des raschen technologischen Fortschritts bleiben Photoelektrische Schalter oft in so vielen Mechanismen und Anwendungen etabliert.