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Einführung
Sensoren spielen eine wichtige Rolle in der Automatisierung und Prozesssteuerung, mit dem Ziel, Effizienz, Zuverlässigkeit und Genauigkeit zu verbessern. Unter diesen sind jedoch fotoelektrische Schalter besonders vielseitig und zuverlässig. Was aber ist ein fotoelektrischer Schalter und wie funktioniert er? Es wird über einzelne Geräte gesprochen. Woraus sie bestehen können, wie man sie bedient und wo man sie verwenden kann.
Grundlagen verstehen
Der Begriff Photoelektrischer Schalter bezieht sich auf eine Art von Gerät, das Licht als Sensor verwendet, um festzustellen, ob ein Objekt vorhanden ist oder nicht. Durch den photoelektrischen Effekt nutzt es fallendes Licht auf geeignete Materialien, um einen elektrischen Strom zu erzeugen. Prinzip Der Photoelektrische Schalter basiert auf Umgebungslicht und Kernkomponenten umfassen typischerweise — Lichtquelle: Photorezeptor Empfindlichkeit Gehäuse & Ausgangsschnittstelle
LED/Laser, eigentlich eine Punktlichtquelle, wobei durch diese der Lichtstrahl eingeführt wird. Ein Photorezeptor (Photo-Diode, Photo-Transistor) erfasst das eingehende Licht, das reflektiert oder anderweitig durch ein Objekt übertragen wird, dessen Distanz gemessen wird. Die Interna werden durch das Gehäuse geschützt, das auch gegen äußere Einflüsse abgedichtet ist, um Extrembedingungen abzuwehren. Allgemeine Merkmale von Analogsignal-Isolierern und -Wandlern Transmitter; Es ist eine Schnittstelle am Ausgang, über die ein Signal an Steuersysteme oder Geräte gesendet werden kann, sei es per Relais oder sogar Transistorausgang.
Funktionsweise von Photoelektrischen Schaltern
Ein photoelektrischer Schalter arbeitet durch einen Vier-Schritte-Prozess: Lichtemission, Objekterkennung, Signalverarbeitung und schließlich Ausgabewirksamwerden.
Lichtemission: Bei Durchstrahlungssensoren emittiert die Lichtquelle nach der Aktivierungserkennung einen Lichtstrahl, der ein Feld bildet oder eine Lücke abdeckt.
Schalter: Wenn ein Objekt in den Strahlweg kommt und diesen blockiert oder das Licht reflektiert, erkennt der Schalter, dass ein Objekt vorhanden ist. Bei auf Reflexionsprinzip basierenden Schaltern dient das Objekt selbst als Reflektor, der das Licht zurück zum Detektor reflektiert.
Signalverarbeitung: Ein Photo-Detektor fängt das elektrische Signal auf und verarbeitet es, um zu bestimmen, ob ein Objekt erkannt wurde oder nicht.
Ausgabeaktivierung: Eine definierte Ausgabe (hohes Ausgangssignal) wird durch die Erkennung ausgelöst und aktiviert oder deaktiviert das angeschlossene Steuersystem / Gerät.
Arten von Photoelektrischen Schaltern
Es gibt drei grundlegende Arten von Photoelektrischen Schaltern je nach Funktionsprinzip:
Diese Typen von Sensoren können das reflektierte Licht erneut zu seinem Detektor zurücksenden, was sie für glänzende oder reflektierende Objekte nützlich macht.
Durchstrahlprinzip: Diese bestehen aus einem Lichtstrahl über eine Lücke, der nur dann den Schalter aktiviert, wenn er unterbrochen wird (z. B. ein Objekt bewegt sich hindurch); daher sind sie geeignet, wenn man ein Objekt entlang einer Linie erkennen möchte.
Diffuse Reflektions Sensoren – Diese reflektierenden Sensoren erkennen das Licht, wenn es von seiner Oberfläche reflektiert wird; daher haben sie ein breiteres Spektrum von Anwendung für alle Arten von Materialien, egal ob matt oder manchmal sogar dunkel.
Anwendungen von Photoelektrischen Schaltern
Hier ist eine Übersicht der gängigen Anwendungen von photoelektrischen Schaltern:
Im Kontext der industriellen Automatisierung werden sie in der Fertigungsliniensteuerung sowie beim Zählen und Sortieren eingesetzt. Produkte .
Sie sind wesentliche Elemente in Sicherheitssystemen: Notaus- und Zugangsschalter.
Für Objekterkennung und -vermeidung verwenden robotische Systeme oft photoelektrische Schalter.
Vorteile und Einschränkungen
Fotoleiter-Schalter: Ein entscheidendes Produktionselement. Neben Genauigkeit und Zuverlässigkeit haben fotoelektrische Schalter auch eine Vielzahl an industriellen Anwendungen.
Industrieroboter werden zur Automatisierung von Fertigungslinien, zum Zählen und Sortieren von Produkten eingesetzt.
Häufig werden sie als Teil von Sicherheitsfunktionen, einschließlich Notausstellung und Zugangskontrolle, verwendet.
Die Hauptanwendung von fotoelektrischen Schaltern im Bereich der Robotik besteht darin, Objekte zu erkennen und zu vermeiden sowie automatisierte Leitsysteme bereitzustellen.
Weitere Vorteile von fotoelektrischen Schaltern sind berührungslose Operation, Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Reaktionszeit. Andere Faktoren wie Staub und Umgebungslicht können sie beeinträchtigen; sie erfordern auch eine sehr genaue Ausrichtung für eine präzise Erkennung. Einige Anwendungen können zudem mit Kostenproblemen konfrontiert sein.
Schlussfolgerung
Die Notwendigkeit einer genialen Lösung führte zur Optoelektronik-Technologie, die zu photoelektrischen Schaltern führte. Ihre wichtigste Eigenschaft der kontaktlosen Erkennung erleichtert es erheblich in konventionellen und innovativen Anwendungen. Mit dem raschen Fortschritt im elektronischen Bereich werden photoelektrische Schalter eine lange Reise von Anwendungen vor sich haben, da sie eine wichtige Schalterkategorie in Automatisierungs- und Steuersystemen darstellen, sodass ein weiterer evolutionärer Entwicklungsschritt erwartet wird. Somit ist das Wissen über photoelektrische Schalter nicht nur nützlich – sondern essenziell, wenn Sie irgendwie Ingenieur oder Roboter- oder Industriedesign-Ingenieur in Ihrem Berufsfeld sind!