Was ist ein Strahlsensor?
Ein Strahlsensor ist ein Sensor, der ein Objekt durch Aussenden eines Lichtstrahls erkennt.
Sichtbares Licht, Infrarotlicht und Laserlicht werden als Lichtstrahlen verwendet. Sie können das Eindringen und die Bewegung von Personen, das Eindringen von Gegenständen, die Position von Gegenständen, Schritte usw. erkennen.
Anwendungen für Strahlsensoren
Strahlsensoren werden in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. in Fabriken, Häusern, Parkplätzen, Büros, Krankenhäusern und Solarkraftwerken. Typische Anwendungen für ultrakompakte Sensoren finden sich in der Halbleiter- und Elektronikindustrie, wo sie zur Erkennung von Stufen, zum Anheben, zur Positionierung, zum Vorhandensein/Fehlen von Bearbeitungslöchern, zur Positionierung von Bauteilen, zur Erkennung von Spitzen und zur Eingangsbestätigung von Leiterplatten eingesetzt werden.
In Krankenhäusern wird das System für Schwesternrufe und andere Anwendungen beim Verlassen des Bettes eingesetzt. In Garagen werden Kontrollleuchten usw. eingesetzt, um zu melden, wenn jemand einen Eingang oder Ausgang passiert. Eine weitere Aufgabe ist die Gewährleistung der Sicherheit durch das Reversieren und Öffnen von Türen, die sich zu schließen drohen.
Bei der nächtlichen Überwachung von Gebäuden wird ein Warnalarm ausgelöst, wenn ein bestimmter Bereich passiert wird. So werden zum Beispiel Eindringlinge in Materiallagern erkannt. Außerdem wird ein Alarm ausgelöst, wenn ein aufgeständertes Fahrzeug eine bestimmte Höhe überschreitet.
Funktionsweise der Strahlsensoren
Zu den Komponenten eines Strahlsensors gehören ein Lichtsender, der einen Lichtstrahl aussendet, ein Lichtempfänger, der das Licht empfängt, eine Stromversorgung und ein Verstärker. Der Lichtstrahl wird durch das Objekt blockiert, durchgelassen oder reflektiert, und die vom Lichtempfänger erfasste Lichtmenge ändert sich. Diese Änderung wird erkannt und ein Ausgangssignal erzeugt.
Zu den Farben der Lichtquelle gehören Infrarot, Rot, Grün, Blau und drei Farben (Rot, Grün und Blau). Zu den Ausgangsschaltungen gehören NPN-Transistor mit offenem Kollektor, PNP-Transistor mit offenem Kollektor, DC 2-Draht, NPN-Transistor universal, Relaiskontakt und andere Kontaktausgänge. Typisch sind auch analoge Ausgangstypen mit Analogspannung.
Merkmale von Strahlsensoren
1. Berührungslose Erfassung
Strahlsensoren können Zustände aus der Ferne berührungslos erfassen und sind daher völlig unabhängig von der Sensormontage. Eine langfristige Erfassung ist möglich.
2. Schnelle Reaktionszeit
Die Verwendung eines optischen Strahls und aller elektronischen Schaltungen ermöglicht eine schnelle Reaktionszeit. Selbst Hochgeschwindigkeitsstrecken können problemlos gehandhabt werden.
3. Große Erfassungsabstände
Transmissive Sensoren können in Entfernungen von bis zu mehreren zehn Metern detektieren.
4. Andere
Verschiedene Farben können als Unterschiede in der Lichtintensität erkannt werden, da das Verhältnis von Reflexion und Absorption für Licht bestimmter Wellenlängen je nach Farbe unterschiedlich ist. Auch eine hochpräzise Erkennung ist möglich. Die Optik ist präzise und die elektronische Schaltungstechnik ermöglicht eine Genauigkeit von bis zu 20 µm.
Ein Nachteil von Strahlsensoren ist jedoch, dass die Linsenoberfläche mit Staub und Schmutz bedeckt sein kann, was zu unzureichender Lichtemission oder -empfang und zu Fehlfunktionen führt.
Arten von Strahlsensoren
Es gibt viele Arten von Strahlsensoren, je nach Erfassungsform und Konfiguration.
1. Klassifizierung nach der Erfassungsform
Die gebräuchlichsten Methoden zur Projektion und zum Empfang von Licht sind Transmission, Spiegelreflexion und Reflexion. Andere Typen sind kompakte faseroptische Sensoren mit Lichtleitfasern
Durchlässiger Typ
Lichtsender und -empfänger sind getrennt installiert, und der Lichtstrahl wird erkannt, wenn eine Person oder ein Gegenstand den Lichtstrahl unterbricht. Beide benötigen eine Stromversorgung, usw. Große Erfassungsreichweite.
Spiegelnd-reflektierender Typ
Lichtsender und -empfänger sind integriert, und der reflektierende Spiegel ist separat installiert, um Veränderungen des vom Spiegel reflektierten Lichts aufgrund von Personen oder Gegenständen zu erkennen. Er kann über große Entfernungen eingesetzt werden und ist kostengünstiger als der transmissive Typ.
Reflektierender Typ
Der Projektor und der Empfänger sind integriert, und das von Personen oder Gegenständen reflektierte Licht wird erfasst. Nachteilig sind der geringe Erfassungsbereich und die Anfälligkeit für Farbeinflüsse.
2. Klassifizierung nach Konfiguration
Es gibt zwei Arten von elektronischen Schaltkreisen: eingebaute oder separate. Es gibt eingebaute Verstärker, eingebaute Stromversorgungen, separate Verstärker, Lichtwellenleiter usw. Die Auswahl richtet sich nach den Kriterien, wie Bauraum, Stromversorgung und Störfestigkeit.
Eingebaute Verstärker und eingebaute Stromversorgungen können mit kontaktlosen Ausgängen und Relaiskontaktausgängen ausgestattet werden. Beim separaten Verstärkertyp sind die lichtemittierenden und lichtempfangenden Elemente vom Verstärker getrennt. Der Sensorteil kann verkleinert werden, und wenn eine Gleichstromversorgung hinzugefügt wird, kann ein berührungsloser Ausgang erhalten werden.
Beim Fasertyp ist eine optische Faser mit den lichtemittierenden und lichtempfangenden Elementen im Verstärkerkörper verbunden und das Erfassungsende ist getrennt. Das Licht wird durch die optischen Fasern projiziert und empfangen. Er hat eine ausgezeichnete Umweltbeständigkeit.