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Fiber optik sensör teknolojisi

Fiber optik sen­sör­ler, ışığı bir test ob­je­si­ne yön­len­di­re­rek ve geri dönen ışı­ğın yo­ğun­luk de­ği­şik­li­ği­ni de­ğer­len­di­re­rek ob­je­le­ri ve du­rum­la­rı al­gı­lar. Bun­lar çok küçük nes­ne­le­ri al­gı­la­ya­bi­lir, son de­re­ce esnek bir şe­kil­de monte edi­le­bi­lir ve zorlu or­tam­la­ra son de­re­ce da­ya­nık­lı­dır; yük­sek sı­cak­lık­lar­da, nemde ya da ıslak or­tam­lar­da bile. 

Fiber optik sen­sör­ler nedir?

Fiber optik sen­sör­ler, ob­je­le­ri be­lir­le­mek için fi­berg­las ya da plas­tik fiber optik kab­lo­lar üze­rin­den ile­ti­len ışı­ğın fi­zik­sel özel­lik­le­ri­ni kul­la­nır. Bun­lar bir fiber optik amp­li­fi­ka­tö­rün yanı sıra optik üni­te­li ya da optik üni­te­siz fiber op­tik­ler­den olu­şur. Fiber optik amp­li­fi­ka­tör, ışık kay­na­ğı­nı ve alıcı ele­ma­nın yanı sıra sen­sö­rün iş­le­me üni­te­si­ni içe­rir. Fiber optik kab­lo­lar yal­nız­ca ışık gön­der­mek ve almak için var­dır. Işık dal­ga­sı ilet­ken­le­ri elekt­ro­nik bi­le­şen­ler içer­me­di­ğin­den, fiber optik sen­sör­ler özel­lik­le dar alan­lar­da­ki, zorlu or­tam­lar­da­ki ya da başka sen­sör­le­rin kul­la­nı­la­ma­dı­ğı yer­ler­de­ki uy­gu­la­ma­la­ra uy­gun­dur.

   

Fi­be­rop­tik sen­sör­ler nasıl ça­lı­şır?

Fiber optik sen­sör­ler pren­sip ola­rak dalga boyu ve yo­ğun­luk gibi fark­lı ışık bo­yut­la­rı­nı öl­çe­rek bun­lar­dan fark­lı ölçüm de­ğer­le­ri çı­ka­rır. En­düst­ri­yel oto­mas­yon­da sıkça ener­ji pren­si­bi kul­la­nı­lır. Bu sı­ra­da ge­nel­lik­le bir LED ışık kay­na­ğı olan ve­ri­ci, ışığı bir fiber optik kab­lo­ya bağ­lar. Işık fiber optik kab­lo­nun ucun­dan dı­şa­rı çıkar ve ya ışığı geri yan­sı­tan bir ob­je­ye çar­par (temas/yan­sıt­ma pren­si­bi) ya da doğ­ru­dan bir alıcı ta­ra­fın­dan al­gı­la­nır (tek yönlü ba­ri­yer pren­si­bi). Geri gön­de­ri­len ışık daha sonra bir fo­to­di­yo­tun alı­nan ışık mik­ta­rı­nı ölç­tü­ğü de­ğer­len­dir­me üni­te­si­ne ile­ti­lir. Elekt­ro­nik sis­tem bu ışık mik­ta­rı­nı sü­rek­li ola­rak, be­lir­le­nen bir eşik de­ğer­le kar­şı­laş­tı­rır ve sen­sö­rün çı­kı­şı­nı buna uygun ola­rak ku­man­da eder.

Fiber optik sen­sör­le­rin avan­taj­la­rı ne­ler­dir?

Esnek ku­ru­lum

Fiber optik sen­sör­ler son de­re­ce kom­pakt­tır ve dar en­düst­ri­yel or­tam­la­ra mon­taj için ide­al­dir. Ay­rı­ca fiber op­tik­le­rin yük­sek es­nek­li­ği ve düşük sö­nüm­le­me­si sa­ye­sin­de daha büyük ile­tim me­sa­fe­le­ri de müm­kün­dür.

Yük­sek iş­le­tim gü­ven­li­ği

Fiber optik sen­sör­ler ola­ğa­nüs­tü da­ya­nık­lı­dır ve yük­sek sı­cak­lık­lar, nem ve so­ğut­ma yağ­la­rı ya da te­miz­lik mad­de­le­ri gibi ag­re­sif or­tam­lar gibi zorlu ortam ko­şul­la­rın­da bile gü­ve­ni­lir bir per­for­mans sunar. 

Elekt­ro­man­ye­tik to­le­rans

Fiber optik kab­lo­lar­da sin­yal ile­ti­mi salt optik ola­rak ger­çek­le­şir, böy­le­ce fiber optik sen­sör­ler­de EMU'yla bağ­lan­tı­lı zor­luk­lar her­han­gi bir rol oy­na­maz. Ay­rı­ca elekt­ro­man­ye­tik pa­ra­zit­le­re karşı son de­re­ce da­ya­nık­lı­dır­lar.

Fiber optik kablo ve küçük fotoelektrik karşılaştırması: Teknolojilere toplu bakış

Fiber optik amp­li­fi­ka­tör­ler nedir?

Optik amp­li­fi­ka­tör ola­rak da bi­li­nen fiber optik amp­li­fi­ka­tör­ler, optik ile­ti­şim sis­tem­le­rin­de­ki sin­yal­le­ri güç­len­di­ren ve fiber optik ile­ti­şim­de mer­ke­zi bir rol oy­na­yan bi­le­şen­ler­dir. Bu­ra­da ak­ta­rım men­zi­li­ni art­tı­rı­yor­lar.

Fiber optik amp­li­fi­ka­tör sen­sör­le­ri, en­düst­ri­yel oto­mas­yon bağ­la­mın­da ba­sınç, sı­cak­lık, es­ne­me ve ob­je­le­rin var­lı­ğı ya da ko­nu­mu gibi çe­şit­li fi­zik­sel bü­yük­lük­le­ri ölç­mek için cam ya da plas­tik fiber optik kab­lo­lar gibi ışık dal­ga­sı ilet­ken­le­ri kul­la­nan sen­sör­ler­dir. Bun­lar ışık dal­ga­sı ilet­ken­le­ri­nin ışık ilet­me özel­li­ği­ni kul­la­nır ve bunu ya­par­ken spekt­rum­da­ki ya da ışık mik­ta­rın­da­ki de­ği­şik­lik­le­ri al­gı­lar.


Multi Unit ne an­la­ma ge­li­yor?

Multi Unit ola­rak da anı­lan bir sen­sör grubu, doğ­ru­dan kendi ara­la­rın­da ile­ti­şim ku­ra­bi­len bir­den fazla sen­sör­den olu­şur. Bu­ra­da her bir sen­sör, çok yakın ya da kar­şı­lık­lı ko­num­day­ken ve aynı ob­je­yi de­net­li­yor olsa bile bir­bi­ri­ni et­ki­le­mez. Bu, sen­sör­ler ara­sın­da ve­rim­li bir ko­or­di­nas­yo­na ve iş­bir­li­ği­ne ola­nak sağ­lar. Ay­rı­ca sen­sör de­me­ti sa­ye­sin­de, IO-​Link Mas­ter'a bağ­lan­tı için yal­nız­ca bir kablo ge­rek­li ol­du­ğu için kab­lo­la­ma kül­fe­ti mi­ni­mu­ma iner. Bu sı­ra­da bağlı olan tüm sen­sör­le­rin sin­yal se­vi­ye­le­ri ve anah­tar­la­ma ka­nal­la­rı IO-​Link pro­ses ve­ri­le­ri, bir bağ­lan­tı kab­lo­su ve IO-​Link Mas­ter'daki bir port üze­rin­den ak­ta­rı­lır. Bu, veri ak­ta­rı­mı­nı op­ti­mi­ze eder ve kab­lo­la­ma ve ku­ru­lum kül­fe­ti­ni önem­li öl­çü­de azal­tır.

What Is the Align­ment Mode?

Fiber-​optic cab­les must be alig­ned pre­ci­sely to the tar­get for re­li­ab­le ob­ject de­tec­ti­on. Es­pe­ci­ally when using the through-​beam prin­cip­le, the emit­ter and re­ce­iver sho­uld be po­si­ti­oned axially as clo­sely as pos­sib­le to each other. Since the amp­li­fi­er or analy­sis mo­du­le is often ins­tal­led in the cont­rol ca­bi­net or out­si­de the field of vi­si­on, the setup is often based on the ope­ra­tor’s view and as­sess­ment. The align­ment mode vi­su­ali­zes the sig­nal st­rength by pul­sing the trans­mit­ting light. Si­mi­lar to par­king sen­sors in the car, the pulse frequency inc­re­ases the st­ron­ger the sig­nal re­ce­ived. The sen­sor head is ad­jus­ted in its angle and axis until the op­ti­mal align­ment with the maximum sig­nal is ac­hi­eved. This enab­les ef­fi­ci­ent and pre­ci­se setup even with gre­ater dis­tan­ces between the emit­ter and re­ce­iver.

What do you need a DIN rail adap­ter for?

The amp­li­fi­er unit is usu­ally mo­un­ted on stan­dar­di­zed DIN rails. Ins­tal­la­ti­on is tool-​free by simply and quickly snap­ping the amp­li­fi­ers onto the rail. When using the multi-​unit mode, se­ve­ral fiber-​optic amp­li­fi­ers can be ar­ran­ged next to each other in the cont­rol ca­bi­net in a space-​saving and non-​slip man­ner.

What Are the Ad­van­ta­ges of Dif­fe­rent Light So­ur­ces?

De­pen­ding on the spe­ci­fic requirements of the app­li­ca­ti­on, wenglor fiber-​optic sen­sors use red, blue, pink or inf­ra­red light.

  • Red LEDs (633 nm) offer high pro­cess sta­bi­lity, even with very bright or white test ob­jects.

  • Blue LEDs (455 nm) are par­ti­cu­larly su­itab­le for pre­ci­se me­asu­re­ments on glowing, glossy or dark sur­fa­ces, as they pe­net­ra­te less de­eply into the test ob­ject.

  • In pink light mode, red and blue LEDs are ac­ti­va­ted si­mul­ta­ne­o­usly to inc­re­ase light out­put and imp­ro­ve the range of the sen­sors.

  • Inf­ra­red light (over 750 nm) is in­vi­sib­le to the human eye, pre­ven­ting vi­su­al dist­rac­ti­ons and ma­ni­pu­la­ti­on – ideal for mo­ving sen­sors on robot grip­pers or auto­no­mo­us ve­hic­les. It also enab­les a gre­ater range due to its hig­her power.

What Are Fiber-​Optic Cab­les?

Fiber-​optic cab­les are optic fi­bers con­sis­ting of a light-​conducting core and a jac­ket, each ha­ving a dif­fe­rent ref­rac­ti­ve index. In this pro­cess, the light is trans­por­ted th­ro­ugh the core with vir­tu­ally no los­ses due to total ref­lec­ti­on on the jac­ket. When exiting the fiber-​optic cable, the light is scat­te­red at an aper­tu­re angle of approximately 60 deg­re­es.
 

What Is the Ref­rac­ti­ve Index?

The ref­rac­ti­ve index desc­ri­bes how much light rays chan­ge di­rec­ti­on when they enter from one me­di­um to anot­her. It is de­fi­ned by the ratio of the light ve­lo­city in the va­cu­um c to the light ve­lo­city in the con­si­de­red me­di­um v. The ref­rac­ti­ve index n is di­men­si­on­less and va­ri­es de­pen­ding on fac­tors such as the tem­pe­ra­tu­re and wavelength of the light.

The following phy­si­cal for­mu­la is used to de­ter­mi­ne the ref­rac­ti­ve index:
 
n = v/c

What Is an Aper­tu­re Angle?

The aper­tu­re angle re­fers to the angle at which light exits the op­ti­cal fiber. A large aper­tu­re angle of­fers the ad­van­ta­ge that it enab­les re­li­ab­le de­tec­ti­on of even he­te­ro­ge­ne­o­us ob­jects at a short dis­tan­ce. It is also easy to hand­le, as the ori­en­ta­ti­on of the de­vi­ce is not im­por­tant. However, the light out­put quickly sp­re­ads over a large area, re­du­cing the range as the light does not stay fo­cu­sed.

To cont­rol this wide aper­tu­re angle, len­ses are used that focus or col­li­ma­te the light as required. This enab­les the de­tec­ti­on of very small ob­jects or sig­ni­fi­cantly inc­re­ases the range of the fiber-​optic cab­les.

Op­ti­cal Fi­bers in Com­pa­ri­son

Plas­tic fiber-​optic cab­les are ideal for ob­ject de­tec­ti­on in app­li­ca­ti­ons requiring litt­le space. Glass fiber-​optic cab­les, on the other hand, prove them­sel­ves in de­man­ding am­bi­ent con­di­ti­ons with high tem­pe­ra­tu­res and offer che­mi­cal re­sis­tan­ce. These and other ad­van­ta­ges of these ma­te­ri­als open up nu­me­ro­us app­li­ca­ti­on pos­si­bi­li­ti­es to meet a wide range of requirements.

Glass Fiber-​Optic Cab­les

Trans­mis­si­on of vi­sib­le light and inf­ra­red light
To­le­rant to extreme tem­pe­ra­tu­re ran­ges
Su­itab­le for cor­ro­si­ve or wet in­dust­ri­al en­vi­ron­ments
Par­ti­cu­larly low at­te­nu­ati­on in the area of the inf­ra­red light
Risk of bre­aka­ge due to excessive or re­pe­ated ben­ding

Plas­tic Fiber-​Optic Cab­les

Trans­mis­si­on of vi­sib­le light
Less to­le­rant to extreme tem­pe­ra­tu­re ran­ges
Not su­itab­le for cor­ro­si­ve or wet in­dust­ri­al en­vi­ron­ments
Par­ti­cu­larly low at­te­nu­ati­on in the vi­sib­le light area
Re­pe­at bends pos­sib­le due to high flexibility

Pa­ral­lel Fi­bers

With this type of ref­lec­ti­on, the fi­bers run pa­ral­lel to each other to trans­mit light sig­nals. This fiber ar­ran­ge­ment is ava­ilab­le as both plas­tic and glass fiber-​optics and is used in most stan­dard app­li­ca­ti­ons.


 

Coaxial Fi­bers

The coaxial ref­lec­ti­on type is a high-​precision me­asu­re­ment met­hod con­sis­ting of a core (emit­ter) and a sur­ro­un­ding area (re­ce­iver). With this type, the di­rec­ti­on of entry of the test ob­ject into the me­asu­ring range is ir­re­le­vant for the po­si­ti­on of the fiber-​optic sen­sor.

 

Mixed Fi­bers

The mixed ref­lec­ti­on type re­fers to a fiber-​optic st­ruc­tu­re in which many trans­mit­ting and re­ce­iving fi­bers are ar­ran­ged without se­pa­ra­ti­on. The po­si­ti­on and dis­tan­ce of the fiber-​optic cable to the ob­ject are less re­le­vant here. The image area is very small or not pre­sent.

Ef­fect of Fiber Di­ame­ter/Bund­le Di­ame­ter

The lar­ger the di­ame­ter of the light-​conducting core, the more light can be trans­por­ted th­ro­ugh the cable. This leads to gre­ater ran­ges and imp­ro­ved de­tec­ti­on of deep black ob­jects. For cer­ta­in fiber-​optic heads, such as fiber-​optic cable bands, more fi­bers and consequently a lar­ger di­ame­ter are the­re­fo­re required.

What Does the Ben­ding Ra­di­us Say?

The ben­ding ra­di­us de­ter­mi­nes how much a cable can be bent without da­ma­ging it or af­fec­ting the sig­nal quality. If a fiber-​optic cable is bent excessively, there is a risk that the fiber jac­ket in the cable bre­aks and light es­ca­pes from the fiber core. This can lead not only to inc­re­ased dam­ping, but also to mic­roc­racks in the fiber core, re­sul­ting in per­ma­nent da­ma­ge. The­re­fo­re, it is im­por­tant to ob­ser­ve the ben­ding ra­di­us, es­pe­ci­ally for glass fiber-​optic cab­les.

What Is the St­ruc­tu­re of Fiber-​Optic Cab­les?

Plastic Fiber-Optic Cables

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AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAPZZAQAeDj9Dtvja2l6n7XqC+NNaO45CTXOXY8OA8iZiL6h9iXrhMc3xZScoCKY5yKX6+SB/zlnDm1sNV6DOoFm2zdDC/MUvlscie733OPUGSfVS5gKI5by5FAmWh6mhfMiDeitMQ7Kk1YgolkgLWvPDXnB4rf30FW8+HTcUKaYyu+9p9iPprjIagsRuytnbt/U4L7yYarGHkGtMXhU2d2r9skeZCj/OI1E8gW297iYOPuRVql9VPCoVmvZVS8PFUdoXg+Go6LsMnZBwR3+Z00Imkj5Fo3IpRw0VID31NEkwnDPaVtCOw39sY+gi2HJFgUFI+4pmIKIOKgx4qwJLo+N9/s5n

Glass Fiber-Optic Cables

What Types of Jac­kets Are there for Glass Fiber-​Optic Cab­les?

Plas­tic, PVC

The most cost-​effective va­ri­ant. Su­itab­le for stan­dard app­li­ca­ti­ons that do not require spe­ci­al re­sis­tan­ce to en­vi­ron­men­tal inf­lu­en­ces.

Sta­in­less Steel

Pro­vi­des the hig­hest level of pro­tec­ti­on aga­inst mec­ha­ni­cal st­ress. Less flexible ins­tal­la­ti­on as lar­ger ben­ding radii are required. No pro­tec­ti­on aga­inst gas­ses or liquids.

Si­li­co­ne

Maximum re­sis­tan­ce to agg­res­si­ve media. Ab­so­lu­tely tight, so flu­ids and gas­ses can­not pe­net­ra­te the jac­ket and da­ma­ge the op­ti­cal fi­bers. FDA comp­li­ant.

What Are the Ope­ra­ti­onal Prin­cip­les of Fiber-​Optic Sen­sors?

Reflex Mode

In the case of reflex mode, the emit­ter and the re­ce­iver are enc­lo­sed in a sing­le ho­using. The light emit­ted by the emit­ter hits the test ob­ject and is re­tur­ned to the re­ce­iver. The ob­ject is de­tec­ted based on the amo­unt of ref­lec­ted light re­ac­hing the re­ce­iver of the fiber-​optic cable.

Through-​Beam Mode

The through-​beam model con­sists of an op­po­sing emit­ter and re­ce­iver. As soon as the test ob­ject pas­ses th­ro­ugh the space between the emit­ter and re­ce­iver, the light of the fiber-​optic cable is in­ter­rup­ted. De­tec­ti­on is then per­for­med by re­du­cing the re­ce­ived light in­ten­sity.
Faseroptische Sensoren als Spiegelreflexschranke

Spiegelreflexschranke

Beim Spiegelreflexschrankenprinzip be­fin­den sich Sen­der und Empfänger in einem Gehäuse, während auf der ge­ge­nü­ber­li­egen­den Seite ein Ref­lek­tor po­si­ti­oni­ert wird. Das Prü­fob­jekt wird er­kannt, wenn das vom Ref­lek­tor zu­rück ref­lek­ti­er­te Licht entweder vollständig un­terb­roc­hen oder re­du­zi­ert wird. 
Faseroptische Sensoren als Spiegelreflexschranke

Lichtleitbänder

Lichtleitbänder di­enen der Überwachung von Be­re­ic­hen. Im Ge­gen­satz zu punkt­för­mi­gen Lichtf­lec­ken, die nur in­ner­halb eines Punk­tes die Objektanwesenheit überwachen, er­fas­sen Lichtleitbänder meh­re­re Zen­ti­me­ter. Der Sen­sor er­kennt das Ob­jekt, so­bald das Sig­nal abgeschwächt oder vollständig un­terb­roc­hen wird.

Dy­na­misc­he Nach­re­ge­lung und Sp­run­ger­ken­nung im Verg­le­ich

Sowohl die dy­na­misc­he Nach­re­ge­lung als auch die Sp­run­ger­ken­nung eig­nen sich zur zuverlässigen Er­ken­nung von Ob­jek­ten unter wechselnden Umweltbedingungen. Bei der dy­na­misc­hen Nach­re­ge­lung wird ein quasi-​fester Schwellwert verwendet, während die Sp­run­ger­ken­nung ohne Schwellwert aus­kommt und statt­des­sen ausschließlich Signaländerungen auswertet.

Fester Schaltpunkt von faseroptischen Sensoren

Fes­ter Sc­halt­punkt

Der am weitesten verb­re­ite­te Bet­ri­ebs­mo­dus eines Sen­sors ba­si­ert auf einem fes­ten Sc­halt­punkt. Dabei legt der Sen­sor gemäß einer vor­ge­ge­be­nen Teach-​Logik während des Teach-​in-Prozesses den Schwellwert bzw. den Sc­halt­punkt fest. Beim Normal-​Teach entsp­richt di­eser beispielsweise 50 % des ak­tu­el­len Sig­nals. Sind die Um­ge­bungs­be­din­gun­gen sowie die zu de­tek­ti­eren­den Ob­jek­te sehr kons­tant, bi­etet der Bet­ri­ebs­mo­dus mit einem fes­ten Sc­halt­punkt die höchs­te Unemp­find­lich­ke­it ge­ge­nü­ber Stö­run­gen, da äußere Einf­lüs­se den Sc­halt­punkt nicht verändern kön­nen: Liegt das Sig­nal über dem fest­ge­leg­ten Schwellwert, wird der Aus­gang ak­ti­vi­ert; liegt es da­run­ter, ble­ibt der Aus­gang inak­tiv. Soll­te das Sig­nal etwa durch Versch­mut­zung verändert werden, kann es je­doch zu da­u­er­haf­ten Fehlsc­hal­tun­gen kom­men.

Dynamische Nachregelung von faseroptischen Sensoren

Dy­na­misc­he Nach­re­ge­lung

Die dy­na­misc­he Nach­re­ge­lung eig­net sich ins­be­son­de­re für das Tastp­rin­zip mit sta­tisc­hen Hin­terg­rün­den sowie für das Sch­ran­kenp­rin­zip. Dabei soll­te der nicht gesc­hal­te­te Zus­tand überwiegen, da der Schwellwert nur in di­esem Zus­tand nach­ge­re­gelt wird. Kommt es zu Versch­mut­zun­gen am Licht­le­iter­kopf oder am Hin­terg­rund, werden diese durch die dy­na­misc­he An­pas­sung des Schwellwertes kom­pen­si­ert.
Faseroptische Sensoren mit Sprungerkennung

Sp­run­ger­ken­nung

Bei der Sp­run­ger­ken­nung sind die ab­so­lu­ten Signalwerte ir­re­le­vant. Statt­des­sen kön­nen die Rich­tung der Signaländerung (ne­ga­tiv, po­si­tiv oder beide Rich­tun­gen), die Höhe der Änderung und der Bet­rach­tungs­ze­it­ra­um in die Auswertung einfließen. Dies er­mög­licht die Er­ken­nung von sehr va­ri­ab­len Ob­jek­ten (z. B. in Farbe oder Oberflächenbeschaffenheit) auf nicht sta­tisc­hen Hin­terg­rün­den (wie ein lang­sam versch­mut­zen­des För­der­band) sowie die Er­ken­nung von Ob­jek­ten ohne vor­he­ri­ges Ein­ler­nen (z. B. bei wechselnden Char­gen).

Über­sicht Licht­le­iter­köp­fe

Gewinkelt

Gewinkelte Lichtleiterköpfe

Gewinkelte Sen­sor­köp­fe sind ideal für enge Platzverhältnisse, bei denen die op­tisc­he Achse und der Ka­be­lab­gang un­tersc­hi­ed­lich aus­ge­rich­tet sein müs­sen. Dank des Gewindes kön­nen die Sen­sor­köp­fe le­icht in vor­be­re­ite­te Öff­nun­gen ein­gesch­ra­ubt oder mit zwei Mut­tern an einem Winkel oder Blech be­fes­tigt werden.

L-Typ

Lichtleiterköpfe L-Typ
Der L-Typ er­mög­licht eine ein­fac­he Mon­ta­ge mit zwei Sch­ra­uben und bi­etet vor­de­fi­ni­er­te Po­si­ti­onen der op­tisc­hen Ach­sen. Durch den großen Öffnungswinkel der Licht­le­iter ist eine exakte Aus­rich­tung nicht notwendig.
 

Flach

Flache Lichtleiterköpfe
Flac­he Sen­sor­köp­fe las­sen sich prob­lem­los in den Boden des Werkstückträgers in­teg­ri­eren. Die Flexibilität des Ka­be­lab­gangs am Sen­sor­kopf er­mög­licht eine ein­fac­he Ka­bel­ver­le­gung nach links, rechts oder hin­ten.

Bi­eg­bar

Biegbare Lichtleiterköpfe
Die dünne, lange me­tal­lisc­he Sensor-​Lanze kann durch ein­fac­hes Bi­egen an die spe­zi­fisc­hen An­for­de­run­gen der jeweiligen Anwendung an­ge­passt werden.

Lichtleitbänder

Lichtleitbänder

Lichtleitbänder im Einwegschranken-​Prinzip sind ideal zur Überwachung großer Be­re­ic­he ge­e­ig­net. Tas­ten­de Lichtleitbänder hin­ge­gen sind be­son­ders ef­fek­tiv bei der Er­ken­nung he­te­ro­ge­ner Ob­jek­te und kön­nen durch die Auswertung des zu­rück­gest­rahl­ten Lichts auch für mes­sen­de Anwendungen ge­nutzt werden.

Mi­ni­atur

Lichtleiterköpfe im Miniaturformat

Sen­sor­köp­fe im Mi­ni­atur­for­mat sind ins­be­son­de­re für Anwendungen unter den be­eng­tes­ten Platzverhältnissen ge­e­ig­net.

Gewinde

Lichtleiterköpfe mit Gewinde
Sen­sor­köp­fe mit Gewinde er­mög­lic­hen eine ze­its­pa­ren­de und un­komp­li­zi­er­te Ins­tal­la­ti­on. Sie kön­nen entweder di­rekt in vor­ge­bohr­te Öff­nun­gen ein­gesch­ra­ubt oder mit­hil­fe von zwei Mut­tern an Winkeln oder Blec­hen fixiert werden.

Glatt

Glatte Lichtleiterköpfe
Glat­te Sen­sor­köp­fe sind ideal für den Ein­satz in beg­renz­ten Räumen und las­sen sich in vor­ge­fer­tig­te Mon­ta­ge­hal­te­run­gen eins­tec­ken oder verk­le­ben.

Das ist beim Ein­bau von fa­se­rop­tisc­hen Sen­so­ren zu be­ach­ten

Um eine zuverlässige Ob­jek­ter­ken­nung und ge­na­ue Mess­da­ten sic­her­zus­tel­len, soll­ten fol­gen­de Hinweise bei der Mon­ta­ge des Sen­sors be­ach­tet werden.

Länge und Ablängen

Längen und Ablängen von Lichtleitern

Licht­le­iter sind in versc­hi­ede­nen Längen ver­füg­bar. Kunsts­toff­licht­le­iter kön­nen kun­den­se­itig zu­gesch­nit­ten werden, Glas­licht­le­iter nur in­dust­ri­ell, da sie nach dem Sch­nitt gesch­lif­fen und po­li­ert werden müs­sen. Die Länge be­e­inf­lusst die Tastweite kaum, aber längere Licht­le­iter las­sen weniger Licht durch.


Tipp: Licht­le­iter aus Glas­fa­ser pas­send auswählen.

Tastweite

Tastweite von Lichtleitern

Licht­le­iter haben aufg­rund des großen Öffnungswinkels nur ge­rin­ge Tastweiten. Hö­he­re Tastweiten kön­nen durch größere Faserbündel-​/ Kern­durch­mes­ser oder durch Lin­sen er­re­icht werden, die das Licht fo­kus­si­eren.


Tipp: Licht­le­iter vorwiegend für kurze Reichweiten und die Er­ken­nung von Kle­inst­te­ilen verwenden.

Bi­ege­ra­di­us

Biegeradius von Lichtleitkabeln

Licht­le­iter sind flexibel, aber mi­ni­ma­le Bi­ege­ra­di­en müs­sen ein­ge­hal­ten werden, um Schäden und Licht­ver­lus­te zu ver­me­iden. High-​Flex Kunsts­toff­licht­le­it­ka­bel eig­nen sich für enge Bi­ege­ra­di­en oder bewegte Mon­ta­gen. Ge­ne­rell gilt: Kle­ine­re Durch­mes­ser er­la­uben ge­rin­ge­re Bi­ege­ra­di­en.

Tipp: Mon­ta­ge von High-​Flex Licht­le­it­ka­beln.

Tem­pe­ra­tur

Lichtleitkabel für verschiedene Temperaturen

Kunststoff-​ und Glas­fa­ser­licht­le­iter un­tersc­he­iden sich in ihrer Temperaturbeständigkeit. Bei über 85 °C soll­ten Glas­fa­ser­licht­le­iter mit Edelstahl-​ oder Si­li­kon­man­tel verwendet werden. 

Tipp: Dank in­di­vi­du­el­ler Längen kann die Auswerteeinheit auch im Sc­haltsch­rank plat­zi­ert werden.

Aus­rich­tung Tas­ter

Ausrichtung der Lichtleiter im Tastprinzip

Beim Tastp­rin­zip soll­ten Sen­der und Empfänger bei se­it­lic­her Annäherung im 90°-​Winkel zum Prü­fob­jekt ins­tal­li­ert werden, um ein gleichmäßiges Ein- und Aussc­halt­ver­hal­ten zu gewährleisten.

Tipp: Eine pla­na­re Aus­rich­tung zum Ob­jekt führt zu einem Off­set mit ver­zö­ger­tem Ein- und Aussc­hal­ten.

Kabel mit de­di­zi­er­tem Sen­der

Lichtleitkabel mit dediziertem Sender

Bei Licht­le­iter­köp­fen mit koaxialem Lich­ta­ust­ritt und bei bes­timm­ten Lichtleitbändern soll­te die kor­rek­te Zu­ord­nung von Sen­der am Licht­le­iter­kopf zu Sen­der am Verstärker un­be­dingt be­ach­tet werden.

Tipp: Die Verstärker sind hi­er­zu mit Pfe­ilen ge­kenn­ze­ich­net.

Branchen und Industrien, in denen faseroptische Sensoren eingesetzt werden

Bei der Hers­tel­lung von Me­tallp­ro­fi­len müs­sen die Anwesenheit und die Maße der Ob­jek­te er­fasst werden, bevor eine Spann­vor­rich­tung sie fixiert. Die Pro­fi­le kön­nen schwarz, weiß, ch­rom­far­ben, glänzend oder matt sein. In be­eng­ten Platzverhältnissen werden dazu Glasfaserlichtleitvorhänge ein­ge­setzt, die nach dem Sender-​Empfänger-Prinzip ar­be­iten, zu­sam­men mit einem Universalreflextaster. Die Licht­fa­sern sind in einer Linie an­ge­ord­net, wodurch ein Licht­band ents­teht. Die Bre­ite wird ge­mes­sen, das li­ne­are Sig­nal pro­por­ti­onal zur Glas­fa­se­rab­dec­kung aus­ge­ge­ben und so die kor­rek­te Po­si­ti­on er­mit­telt.

Welche Ob­jek­te kön­nen fa­se­rop­tisc­he Sen­so­ren nicht op­ti­mal er­ken­nen?

  • Wasser und an­de­re klare Flüs­sig­ke­iten, die das Licht stark ab­sor­bi­eren oder durch Brec­hung se­inen Weg verändern, kön­nen zu un­ge­na­u­en Mes­sun­gen füh­ren.
  • Hocht­rans­pa­ren­te Ob­jek­te wie kla­res Glas, die das Licht vollständig durch­las­sen, ohne es zu ref­lek­ti­eren, erschweren die De­tek­ti­on.
  • Tiefschwarze Ob­jek­te, die das ein­fal­len­de Licht stark ab­sor­bi­eren und kaum oder gar nicht ref­lek­ti­eren, be­hin­dern die Sig­nal­rück­füh­rung zum Sen­sor.
  • Stark glänzende Ob­jek­te, die das Licht in un­vor­her­seh­ba­re Rich­tun­gen ref­lek­ti­eren, ver­hin­dern eine präzise Ob­jek­ter­ken­nung.
     
 

 
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