Optische Sensoren
Optische Sensoren detektieren die Anwesenheit von Objekten anhand der Reflexion oder Unterbrechung des ausgesendeten Lichtstrahls. Distanzsensoren können außerdem den genauen Abstand mittels Lichtlaufzeitmessung erfassen. Dabei können sie nichttransparente Objekte und Füllstände getrübter Flüssigkeiten bei hohen Reichweiten berührungslos erfassen. Hier weiterlesen
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Optische Messtechnik – (fast) alles über optische Sensoren
Funktionsweise optische Sensoren
Grundsätzlich arbeiten alle optischen Sensoren im industriellen Umfeld nach demselben Funktionsprinzip. Licht (ob Laser oder Rotlicht ist an dieser Stelle nicht relevant) wird durch ein sendendes Element ausgestrahlt und durch ein empfangendes Element detektiert. Meist befinden sich Sende- und Empfängerelement im gleichen Bauteil, dem Sensorkopf. Wenn ein Objekt detektiert wird, dann gibt der Sensor entweder ein Schaltsignal oder einen Abstandswert aus.Arten von optischen Sensoren
Grundsätzlich können optische Sensoren in folgende vier Sensorgruppen eingeteilt werden:- Reflexlichttaster
- Reflexlichtschranken
- Einweglichtschranken
- Laser-Distanzsensoren
- Gabellichtschranken
- Farbsensoren
- Kontrastsensoren
Unterschied zwischen Lichtschranke, Lichttaster und Distanzsensor
Lichttaster und Lichtschranken dienen zur Erkennung von Objekten. Sie geben ein Schaltsignal aus, wenn die Präsenz eines Produktes im Erfassungsbereich detektiert wird. Distanzsensoren hingegen messen den Abstand zu einem Objekt und liefern ein Analogsignal.
Bei einer Lichtschranke wird der Empfänger dauerhaft von dem Sender angestrahlt. Wird der Lichtstrahl durch ein Element blockiert, dann gibt die Lichtschranke ein Schaltsignal aus. Das System schaltet, wenn der Empfänger kein Licht vom Sender detektiert. Eine Lichtschranke ist also dunkelschaltend.
Ein Lichttaster funktioniert genau umgekehrt zur Lichtschranke. Der Sender strahlt ein Lichtsignal aus, welches „ins Leere läuft“. Wenn das Licht auf ein Objekt trifft, dann wird es an der Oberfläche reflektiert. Die Empfängereinheit erfasst das reflektierte Licht und gibt ein Schaltsignal aus. Dieser Vorgang wird als hellschaltend bezeichnet.
Die Bezeichnungen hell- oder dunkelschaltend sind mit den Begriffen Schließer und Öffner aus der Sensorik verwand. Sie werden überwiegend für optische Sensorsysteme verwendet. Mehr zum Thema Öffner und Schließer erfahren Sie hier. autosen bietet ebenfalls optische Sensoren an, bei denen die Schaltfunktion (hell oder dunkelschaltend) programmiert werden kann. Die Sensoren können also als Schließer oder Öffner verwendet werden.
Optoelektronische Systeme im Vergleich
Optische Sensoren: Vorteile und Nachteile
Den richtigen optischen Sensor auswählen
In diesem Abschnitt erfahren Sie, wie sie den richtigen Sensor für Ihre Applikation auswählen, welche Kriterien wichtig sind, und was für oder gegen die einzelnen Typen optischer Näherungsschalter spricht.Optischer Sensor vs. Laser: Sensor mit Rotlicht, Infrarotlicht oder Laserlicht?
Rotlicht, Infrarotlicht oder Laserlicht? Wo liegen die Unterschiede, Vorteile und Einsatzbereiche?
Rotlicht ermöglicht eine einfache Ausrichtung des optoelektronischen Sensors, weil der Lichtfleck relativ groß und gut zu erkennen ist. Reflexlichtschranken mit Rotlicht sind einfach zu installieren, weil sie dank des großen Lichtkegels nichts sehr präzise ausgerichtet werden müssen.
Infrarotlicht ist für das bloße Auge nicht sichtbar, weil die Wellenlänge von infrarotem Licht nicht im sichtbaren Spektrum liegt. Das erschwert die Ausrichtung der Sensoren. Der große Vorteil von Infrarotlicht ist, dass auch dunkle und schwarze Oberflächen mit großen Tastweiten erkannt werden.
Sensoren von autosen, die mit Laserlicht messen, senden den Laserstrahl gebündelt und in sehr kurzen Impulsen. Auf diese Weise ergeben sich eine hohe Laserintensität und große Reichweiten. Der fokussierte Laserpunkt eignet sich wegen seines kleinen Durchmessers besonders gut zum Detektieren kleiner Objekte, wie z.B. Fäden.
Welcher optische Sensor ist der Richtige für Ihre Applikation?
Reflexlichttaster, Reflex- und Einweglichtschranken erkennen Objekte zuverlässig und liefern ein binäres Schaltsignal. Laserdistanzsensoren erfassen die Entfernung präzise und geben den Abstandswert als Analogsignal aus. Weitere Vorteile sind:
Reflexlichttaster:
Platzsparend und einfache Installation, da Lichtsender und Lichtempfänger sich in einem Gerät befinden. Problematisch bei schlecht reflektierenden Oberflächen. Eine Hintergrundausblendung ist notwendig, wenn das ausgesendete Licht hinter dem Messbereich reflektiert wird.
Reflexlichtschranke:
Tastweite ist vom Gegenstand unabhängig und das Messprinzip funktioniert auch für undurchsichtige und spiegelnde Oberflächen. Ein Reflektor ist erforderlich.
Einweglichtschranke:
Ähnliche Vorteile wie bei der Reflexlichtschranke, erreicht größere Reichweiten und ist weniger störanfällig bei erschwerten Bedingungen z.B. staubiger Luft. Aufwändige Montage, da Sender und Empfänger eine Spannungsversorgung benötigen.
Gabellichtschranken:
Geringe Reichweite mit sehr guter Erfassung kleiner Produkte unabhängig von Reflexionsgrad und Farbe. Einfache Montage, da sich Sender und Empfänger in einem kompakten Gehäuse befinden.
Laserdistanzsensoren:
Die hohe Intensität des Lichtstrahls ermöglicht die Distanzmessung bei großer Reichweite. Der fokussierte Laserstrahl ermöglicht das zuverlässige Erfassen sehr kleiner Objekte.
Farbensoren:
Erkennt sicher Farbnuancen von Objekten und wird bei der Erkennung, Sortierung und Kontrolle von Objekten anhand ihrer Farbe eingesetzt, auch in schnellen Prozessen mit hohen Stückzahlen.
Kontrastsensoren:
Erfasst Graustufen mithilfe von Rot-, Grün- und Blaulicht und erkennt Druckmarken und Kontraste sowie kleinste Helligkeitsunterschiede bei Grauwerten und Farben.
Rotlicht, Infrarotlicht oder Laserlicht? – Sie entscheiden!
Unsere optischen Reflexlichttaster, Reflexlichtschranken und Einweglichtschranken werden als Rotlicht-, Infrarotlicht-und Laser-Variante angeboten. Wir bieten das vollständige Portfolio. Nutzen Sie die Vorteile der verschiedenen optoelektronischen Sensorsysteme. Distanzmessung ist nur als Laserausführung verfügbar.
Edelstahl- oder Kunststoffgehäuse? – Sie entscheiden!
Unsere neuen, ultrakompakten optischen Sensoren sind ab sofort mit zwei besonders vorteilhaften Gehäusewerkstoffen erhältlich: mit ultrakompakten Edelstahlgehäuse mit den Schutzarten IP65, IP67, IP68 und IP69K für Anwendungen in Nassbereichen oder als besonders robuste Kunststoffausführung für den Einsatz in anspruchsvollen Standardapplikationen.
Optische Füllstandssensoren
Die Optischen Sensoren sind auch für die Messung von kontinuierlichen Füllständen geeignet (zum Beispiel AL001-004). Sie erfassen ohne Kontakt mit dem Medium große Distanzen bis zu 10m und sind für die Füllstandsmessung bei nichttransparenten Flüssigkeiten und Schüttgütern geeignet.