Ein photoelektrischer Sensor (oder optischer Sensor) ist ein Gerät, das die Energie des Lichts nutzt, um das Vorhandensein oder Fehlen von Objekten oder Materialien zu erkennen. Es funktioniert, indem es Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, das von einem Steuersystem interpretiert und verwendet werden kann.
Es gibt verschiedene Arten von optischen Sensoren, aber im Allgemeinen bestehen sie alle aus einer Lichtquelle (normalerweise eine LED oder ein Laser), einem Lichtempfänger und einer Signalverarbeitungsschaltung. Wenn das von der Lichtquelle emittierte Licht von einem Objekt blockiert oder reflektiert wird, erkennt der Lichtempfänger die Änderung und erzeugt ein elektrisches Signal, das die Anwesenheit oder Abwesenheit des Objekts anzeigt.
Optoelektronische Sensoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in der Industrieautomation, Sicherheit oder Heimautomatisierung.
Arten von optoelektronischen Sensoren
Es gibt verschiedene Arten von Lichtschranken, von denen einige im Folgenden beschrieben werden:
Einweglichtschranken: Diese Art von Sensoren besteht aus einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Erfassungsbereichs angeordnet sind. Wenn ein Objekt das Licht zwischen der Quelle und dem Empfänger blockiert, erkennt der Sensor das Vorhandensein des Objekts.
Reflektierende Sensoren: Diese Art von Sensoren verwendet eine Lichtquelle und einen Lichtempfänger, die nebeneinander angeordnet sind. Das von der Quelle emittierte Licht wird von einem Objekt reflektiert und kehrt zum Empfänger zurück, wodurch der Sensor das Vorhandensein eines Hindernisses erkennen kann.
Reflexionssensoren: Diese Sensoren funktionieren ähnlich wie Reflexionssensoren, aber anstatt von einem Objekt reflektiert zu werden, wird das von der Quelle emittierte Licht von einem hinter dem Objekt platzierten Spiegel reflektiert und kehrt zum Empfänger zurück.
Direkt erfassende Sensoren: Diese Sensoren verwenden eine Lichtquelle und einen Lichtempfänger, die sich an derselben Stelle befinden. Der Sensor erkennt das Vorhandensein eines Objekts, wenn das von der Quelle emittierte Licht durch das Objekt blockiert wird und den Empfänger nicht erreicht.
Faseroptische Sensoren: Diese Sensoren verwenden eine optische Faser, um Licht von der Quelle zum Objekt und vom Objekt zum Empfänger zu übertragen. Dies ermöglicht die Erkennung auf engstem Raum und in Anwendungen, bei denen Sensoren an schwer zugänglichen Stellen platziert werden müssen.
Betrieb einer Lichtschranke
Die Grundfunktion eines photoelektrischen Sensors umfasst die Emission von Licht durch eine Lichtquelle, die Wechselwirkung dieses Lichts mit einem Objekt und die Erfassung von Lichtänderungen durch einen Lichtempfänger.
Im Allgemeinen funktionieren sie wie folgt:
Die Lichtquelle emittiert Licht in den Erfassungsbereich. Das emittierte Licht kann je nach Anwendung sichtbares, Infrarot- oder Laserlicht sein. Befindet sich etwas im Erfassungsbereich, kann das emittierte Licht vom Objekt reflektiert, absorbiert oder transmittiert werden. Der Lichtrezeptor erkennt dann Änderungen in der Menge oder Qualität des Lichts, das nach der Interaktion mit dem Objekt zum Sensor zurückkehrt.
Wenn schließlich eine Lichtänderung erkannt wird, erzeugt der Lichtempfänger ein elektrisches Signal, das von einem Steuersystem verwendet werden kann, um eine Aktion auszuführen.
Die genaue Funktionsweise einer Lichtschranke hängt von der Art des verwendeten Sensors ab. Beispielsweise verwenden Einweglichtschranken eine Lichtquelle und einen Empfänger, die auf gegenüberliegenden Seiten des Erfassungsbereichs positioniert sind, während Reflexionssensoren eine einzige Lichtquelle und Empfängerkomponente verwenden.
Einsatz und Anwendungen: Wozu dient ein optoelektronischer Sensor?
Optoelektronische Sensoren werden aufgrund ihrer Fähigkeit, das Vorhandensein von Objekten genau und zuverlässig zu erkennen, in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Zu den häufigeren Anwendungen gehören:
Industrielle Automatisierung: Optoelektronische Sensoren werden verwendet, um das Vorhandensein von Teilen in einer Produktionslinie zu erkennen, was eine Produktionskontrolle und Fehlerbeseitigung ermöglicht.
Sicherheit: Optische Sensoren werden in Sicherheitssystemen verwendet, um die Anwesenheit von Personen oder Fahrzeugen in einem eingeschränkten Bereich zu erkennen, wie z. B. automatische Türen oder Zugangskontrollsysteme.
Beleuchtung – Wird in Beleuchtungssystemen verwendet, um das Lichtniveau basierend auf dem verfügbaren natürlichen Licht anzupassen, was dazu beitragen kann, Energie zu sparen und die Beleuchtungskosten zu senken.
Heimautomatisierung: Heimautomatisierungssysteme verwenden Fotozellen, um Beleuchtung, Heizung und Belüftung in einem Haus oder Gebäude zu steuern.
Automobil: Optoelektronische Sensoren werden in Hinderniserkennungssystemen und automatischen Bremssystemen einiger Fahrzeuge verwendet, um die Fahrsicherheit zu verbessern.
Medizin: Optische Sensoren werden in der Medizin verwendet, um die Lichtabsorption durch biologisches Gewebe zu messen.
