Eine Brücke schlagen

Technik

Optosensoren - Eine neue messende Lichtschranke mit IO-Link ist so leistungsfähig wie Distanzsensoren, in der Handhabung aber einfach wie ein Taster.

17. Februar 2011

Da marktübliche Standardsensoren schnell an Grenzen geraten, sind leistungsfähigere Alternativen gefragt. Wer über den Tellerrand blickt, entdeckt bald Distanzsensoren, die zwar aufwändiger und teurer sind, aber in Form eines Messwerts präzise Auskunft über den Abstand eines Gegenstands zum Sensor liefern. Darum vollzieht sich in der Welt der optischen Sensoren seit geraumer Zeit ein Wandel hin zu einer stärkeren Integration intelligenter Auswerte- und Messverfahren.

Messen tritt an die Stelle von Tasten

Die Entwickler von Pepperl + Fuchs haben darum die Eigenschaft von Distanzsensoren in einen Standardsensor integriert, der so die Fähigkeiten eines Distanzsensors auf einen Taster überträgt und diesen deutlich leistungsfähiger und sicherer macht, ohne gleichzeitig so komplex und kostspielig zu sein. Der neue Optosensor bildet als schaltender Triangulator mit Messkern die Brücke zwischen Distanzsensoren und Lichtschranken. Die Fähigkeiten, die diese »messende Lichtschranke« hat, gehen deutlich über die Leistung einfacher schaltender Triangulatoren hinaus und vereinen die Funktionalität eines Reflexionslichttasters mit verschiedenen Schaltfunktionalitäten und laut Hersteller hervorragenden Leistungsdaten in einem Gerät.

Ergebnis ist die neue messende Lichtschranke RL31-8-H-IO. Sie erkennt über den Abstand zum Sensor, ob ein Objekt anwesend ist. Als Empfänger fungiert eine Fotodioden-Zeile, auf der der vom Sensor ausgestrahlte und am Objekt reflektierte Lichtstrahl in Abhängigkeit der Entfernung auf unterschiedliche Positionen projiziert wird. Experten bezeichnen dies als Triangulation. Via Softwarealgorithmus und Mikroprozessor lässt sich der genaue Objektabstand berechnen.

Über die integrierte Messfunktionalität bildet die RL31-8-H-IO verschiedenartige Schaltfunktionen wie Hintergrundausblendung und -auswertung, Fensterbetrieb oder Hysteresemodus nach. Auf diese Weise kann der Anwender Objekte sehr präzise vom Hintergrund unterscheiden und den Hintergrund messerscharf ausblenden. Über die IO-Link-Schnittstelle kann er jedem der zwei vorhandenen Gegentaktausgänge eine separate Schaltschwelle zuweisen.

Aus diesen Eigenschaften und Funktionen ergibt sich eine vielfältige und flexible Anwendung. Mit der Hintergrundausblendung in Verbindung mit zwei Schaltpunkten etwa lassen sich Durchhänge kontrollieren sowie Hubhöhen und Füllstände überwachen. Ähnliche Einsatzgebiete offenbart der Betriebsmodus Hysterese, bei dem Objekte zwischen einem definierten Ein- und Ausschaltpunkt erfasst werden.

Bei der Hintergrundauswertung dient der Hintergrund als Referenz, während der Sensor Objekte im Vordergrund ab einer Tastweite von null Millimetern sicher erfasst, zum Beispiel um Anwesenheit festzustellen oder Vorderkanten zu erkennen. Der Fensterbetrieb detektiert Objekte in einem definierten Tastbereich, wie es etwa bei der Bahnrisskontrolle der Fall ist. In allen gezeigten Anwendungen erreicht der Sensor laut Hersteller sehr gute Leistungswerte bei einem Tastbereich von 50 bis 800 und einem Einstellbereich von 100 bis 800 Millimetern. Die bis zur Endtastweite gleichbleibende Schwarz-Weiß/Weiß-Schwarz-Differenz liegt unter fünf Prozent.

Bei der Parametrierung des Messkerns kommt die serienmäßig integrierte IO-Link-Schnittstelle voll zum Tragen. Sie erlaubt eine standardisierte, kostengünstige und effiziente Offline- und Inline-Kommunikation; es ist nicht erforderlich, bereits vorhandene Verdrahtungen zu verändern. Über den von IO-Link zur Verfügung gestellten aktuellen Abstandsmesswert lässt sich das Gerät schnell und einfach in Betrieb nehmen. Eine zugehörige Gerätebeschreibungsdatei steht einschließlich der geeigneten FDT-Rahmenapplikation Pactware 4.0 auf der Internetseite des Herstellers zum Download bereit. Wird IO-Link nicht zur Parametrierung genutzt, befindet sich für die manuelle Einstellung an der Gehäuserückseite ein Tastweiteneinsteller.

Bei Konfigurationen und im Betrieb informieren weit sichtbare Anzeige-LEDs den Anwender über den aktuellen Betriebs- und Schaltzustand. Die RL31-8-H ist mit einem M12-Stecker oder einem zwei Meter langen Festkabel ausgestattet und benötigt eine Spannung zwischen 10 und 30 VDC. Das Gerät arbeitet bei Umgebungstemperaturen von -30 und 55 °C und lässt sich durch die hohe Schutzart IP67 problemlos in Innen- und Außenbereichen einsetzen.

Die messende Lichtschranke kombiniert das Triangulationsprinzip mit der von Distanzsensoren her bekannten Messfunktionalität in einem Gerät. Wie bei Distanzsensoren üblich, wurde in die RL31-8-H ein Messkern integriert, mit dessen Hilfe die Lichtschranke nicht nur verschiedene Schaltfunktionalitäten auf ein System abbildet, sondern auch leistungsstark ist.

Damit müssen Anwender auch bei der Erfassung von Objekten mit dunklen Oberflächen keinerlei Abstriche bei Genauigkeit und Reproduzierbarkeit mehr in Kauf nehmen. Durch die Parametrierung des Messkerns über die vorhandene IO-Link-Schnittstelle kann der Anwender die Geräte an die Applikation anpassen. mk

Erschienen in Ausgabe: 01/2011