Was Sensoren mit Hintergrundausblendung leisten können

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ipf electronic gmbh

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

microsonic GmbH

Dreistrahloptik – kurze Ansprechzeit

Sensoren mit Hintergrundausblendung nach dem Dreistrahlprinzip integrieren zwei Positionserkennungselemente (Empfänger) in einem Gerät, die symmetrisch zur Achse der Lichtquelle (Sender) angeordnet sind. Bewegt sich ein zu detektierendes Objekt durch den Lichtstrahl des Senders und wird dieser Lichtstrahl reflektiert, so befindet sich die Abbildung dieses Gegenstandes bspw. auf dem ersten Empfängerelement (Positionserkennungselement 1) an einer anderen Stelle, als wenn das bewegte Objekt den Lichtstrahl vollständig reflektieren würde. Auf dem besagten Empfängerelement entsteht somit für beide Positionen des Objektes eine Abweichung +Δx, wobei Δx vom Objektabstand zum Sensor abhängig ist. Durch die beschriebene symmetrische Anordnung des Empfängers 2 ist dort für beide Positionen des Objektes eine Abweichung von -Δx festzustellen.

Hohe Verschmutzungskompensation

Taster mit Dreistrahlopitk erkennen Objekte sehr unabhängig von ihrer Farbe und erfassen dabei andere Objekte oder Hintergründe nicht. Aufgrund ihrer hohen Ansprechgeschwindigkeit identifizieren solche Sensoren auch Gegenstände, die sich sehr schnell durch den Erfassungsbereich bewegen. Weil sich keine bewegten Teile im Geräte befinden, sind diese Taster außerdem robust gegen Erschütterungen (bis 100 G) und verfügen aufgrund der drei Optiken über eine hohe Verschmutzungsreserve. Die bereits bei den Tastern mit mechanischer Hintergrundausblendung erwähnten technischen Eigenschaften fallen zum Ende der Betriebsreichweite dieser Geräte jedoch noch stärker ab.

128 und mehr Empfangselemente

Wie bei den Sensoren mit mechanischer Hintergrundausblendung erfolgt bei den Tastern mit Diodenarray die Hintergrundausblendung nach dem Triangulationsprinzip. Hierbei wird über einen Microcontroller eine große Anzahl von Dioden (128 und mehr), die auf einem Array angeordnet sind, einzeln ausgelesen und das Signal ausgewertet. Durch die hohe Anzahl der Dioden lässt sich die Lage bzw. Entfernung eines Objektes exakt angeben, so dass entschieden werden kann, ob es sich im Erfassungsbereich befindet oder nicht.

Das Diodenarray muss hierzu über ein Teach-In-Verfahren in zwei Empfängergruppen für den Vorder- und Hintergrund aufgeteilt werden. Taster mit einem Diodarray haben oftmals ein sehr gutes Einstell- und Farbverhalten über den gesamten Arbeitsbereich.

Hohe Packungsdichte ergibt feinere Auflösung

Die Gründe hierfür finden sich in der unterschiedlichen Packungsdichte der Dioden auf einem Array. So wird in den Bereichen des Arrays, in denen die Lichtpunktverschiebung bei großen Entfernungen nur noch sehr klein ist, die Anzahl der Dioden erhöht und gleichzeitig ihr Abstand zueinander verringert. Durch die hohe Packungsdichte der Dioden in diesem Sektor des Arrays lässt sich die Lichtpunktverschiebung daher noch sehr gut bzw. feiner auflösen. (Abb. 3)

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