Was ist ein photoelektrischer Schalter?
Ein photoelektrischer Schalter ist ein Gerät, das Licht verwendet, um die An- oder Abwesenheit eines Objekts oder dessen Oberflächenform zu erkennen.
Sie werden manchmal auch als fotoelektrische Sensoren bezeichnet, aber insbesondere Produkte mit einem Kontaktausgang werden oft als photoelektrische Schalter bezeichnet. Der Großteil des verwendeten Lichts liegt im sichtbaren oder infraroten Bereich. Sie zeichnen sich durch große Erfassungsabstände und geringe Beschränkungen hinsichtlich der zu erfassenden Stoffe aus.
Anwendungen von photoelektrischen Schaltern
Photoelektrische Schalter sind Produkte, die in industriellen Anwendungen eingesetzt werden. Da elektrische Signale in Abhängigkeit von der Lichtintensität gesteuert werden können, werden sie in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. in Sensoren und in der faseroptischen Kommunikation.
Sie können eine Vielzahl von Stoffen, einschließlich Flüssigkeiten und Metallen, erkennen und werden verwendet, um deren Vorhandensein oder Nichtvorhandensein über einen Kontakt zu melden. Sie können auch Stoffe mit geringem Reflexionsgrad erkennen und Farbunterschiede feststellen. Nachfolgend einige Anwendungsbeispiele für photoelektrische Schalter:
- Erkennung von Flaschen und Dosen in Getränkeherstellern
- Kantenerkennung auf Leiterplatten
- Erkennung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Tabletten, z. B. bei Medikamenten
- Postkartenerkennung in Postämtern
- Erkennung von Werkstücken in Verarbeitungsbetrieben
Funktionsweise der photoelektrischen Schalter
Zu den photoelektrischen Schaltern gehören Lichttransmissions-, Reflexions- und Reflexionslichtschranken:
1. Lichttransmissionstyp
Beim Lichttransmissionstyp wird das Licht des Projektors ständig vom Empfänger erfasst, der unterbrochen wird, wenn ein Objekt ihn kreuzt. Der Sensor stellt eine Abnahme der empfangenen Lichtmenge fest, wenn das Licht unterbrochen wird, und der Empfänger gibt einen Kontakt aus. Die lichtemittierenden und lichtempfangenden Teile sind voneinander getrennt und der Erfassungsabstand ist groß.
2. Retroreflektierender Typ
Bei der Reflexionslichtschranke handelt es sich um einen photoelektrischen Schalter, bei dem Lichtsender und -empfänger zu einer Einheit zusammengefasst sind. Das Licht des Projektors wird vom Reflektor reflektiert, vom lichtempfangenden Teil in der Projektoreinheit erfasst und an der Kontaktstelle ausgegeben. Dieser Schalter zeichnet sich dadurch aus, dass er keine Ausrichtung der optischen Achse erfordert.
3. Diffus-reflektierender Typ
Im Gegensatz zur Reflexionslichtschranke hat die Diffuslichtschranke keinen Reflektor. Das vom Projektor ausgestrahlte Licht wird vom Material reflektiert und vom lichtempfangenden Teil erfasst. Der Vorteil ist, dass nur ein Gerät verwendet wird und kein Reflektor erforderlich ist.
Arten von photoelektrischen Schaltern
Es gibt die folgenden Arten von photoelektrischen Schaltern:
1. Transparenter Typ
Der Projektor und der Empfänger sind in getrennten Bauteilen zusammengefasst. Sie werden gegenüberliegend installiert, nur durch den für die Erkennung erforderlichen Abstand getrennt.
Beim Einbau muss die optische Achse so eingestellt werden, dass die Projektionsachse des Senders und die Empfangsachse des Empfängers perfekt aufeinander ausgerichtet sind. Der maximale Installationsabstand für transmissive Typen variiert von Produkt zu Produkt und muss im Datenblatt überprüft werden.
2. Rillentyp/U-förmiger Typ
Die Lichtquelle und das Lichtempfangselement sind in einem Gehäuse untergebracht, wobei die optischen Achsen aufeinander ausgerichtet sind. Der Lichtweg in der Rille des Gehäuses dient als Erfassungsbereich.
3. Integrierter Typ
Der Projektor und der Empfänger sind in einer einzigen Einheit integriert. Wie im Abschnitt über das Prinzip beschrieben, gibt es zwei Typen: retroreflektierend und diffus-reflektierend. Für den retro-reflektierenden Typ ist ein Reflektor erforderlich, für den diffus-reflektierenden Typ hingegen nicht.
Der Typ mit diffuser Reflexion kann jedoch nur verwendet werden, wenn das zu erfassende Objekt Licht reflektiert. Er kann für Metallplatten verwendet werden, eignet sich aber nicht für die Erfassung runder oder kleiner Objekte. Der retroreflektierende Typ hat auch eine höhere Erkennungsgenauigkeit.
4. Faseroptischer Typ
Bei diesem Produkt wird eine optische Faser für den Erkennungsteil verwendet. Sie können überall dort detektieren, wo ein Lichtwellenleiter eindringen kann, so dass sie auch in kleinen und engen Räumen installiert werden können. Da die Signale über einen Lichtwellenleiter übertragen und empfangen werden, eignen sie sich für den Einsatz in Umgebungen, die wasserdicht und explosionsgeschützt sein müssen.
Auswahl eines photoelektrischen Schalters
Es ist wichtig, den geeigneten Typ von photoelektrischen Schaltern je nach Verwendungszweck und Umgebungsbedingungen auszuwählen. Durchlässige photoelektrische Schalter, bei denen Lichtquelle und Lichtempfangselement voneinander getrennt sind, können die Anwesenheit von Objekten innerhalb einer bestimmten Entfernung erkennen und eignen sich daher für die Objekterkennung in Fabriken und Lagern. Photoelektrische Schalter mit Lichtleitern sind dagegen nützlich, wenn Wasserdichtigkeit und Explosionsschutz erforderlich sind.
Auch die Leistung der photoelektrischen Schalter ist wichtig. Es ist wichtig, die Signalgenauigkeit, die Geschwindigkeit und die Lebensdauer zu vergleichen und den für den jeweiligen Zweck am besten geeigneten Schalter auszuwählen. Auch die Art der Stromversorgung und Verdrahtung muss bei der Auswahl berücksichtigt werden.
Neben der Produktauswahl sind auch die richtige Handhabung und Wartung für eine langfristige Nutzung wichtig.