Innovationen bei photoelektrischen Sensoren

Photoelektrische Sensoren sind seit Jahrzehnten Teil des modernen Lebens und gehören nach wie vor zu den am häufigsten verwendeten Sensortypen. Die Wissenschaft, die hinter dieser Technologie steht, geht auf Albert Einsteins Theorie des "photoelektrischen Effekts" aus dem Jahr 1905 zurück. Er schlug vor, dass sich die Lichtenergie in konzentrierten Bündeln (Photonen) durch den Raum bewegt, die beim Aufprall auf Metalloberflächen Elektronen freisetzen. Daher kann Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt und zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet werden. Seine bahnbrechende Theorie wurde 1914 und 1916 in Experimenten von R. A. Millikan bewiesen, und in den späten 1940er Jahren hatten Ingenieure photoleitende Zellen für den Einsatz in lichtempfindlichen Schaltungen entwickelt.

Ein photoelektrischer Sensor funktioniert, indem er einen gerichteten Lichtstrahl empfängt oder nicht empfängt. Ist der Strahl nicht unterbrochen, empfangen die Fotozellen Photonen, ist er jedoch unterbrochen, empfangen sie keine. Der Sensor erkennt, wenn diese Veränderung eintritt. Dieses binäre "An- oder Aus"-Verhalten mag zwar einfach sein, aber die praktischen Anwendungsmöglichkeiten für diese Erkennungsmethode sind nahezu unbegrenzt.

Die Ausstattung von Fabriken mit fotoelektrischen Sensoren trägt zur Automatisierung bei, da die Sensoren das Vorhandensein oder Fehlen von physischen Objekten (z. B. Produkte, die gebaut und verpackt werden) erkennen und elektrische Signale an Maschinen senden, die in regelmäßigen Abständen bestimmte Funktionen ausführen. Photoelektrische Sensoren erfreuen sich nach wie vor großer Beliebtheit, und zahlreiche Innovationen der letzten Jahre haben sie für eine Vielzahl von Anwendungen außergewöhnlich zuverlässig, kompakt, leistungsstark und kostengünstig gemacht.

Zu den jüngsten Fortschritten von Banner bei fotoelektrischen Sensoren gehören Verbesserungen des Herstellungsprozesses, die den Erfassungsbereich vergrößern, die Möglichkeiten erweitern und die Kosten senken. Zum Beispiel verwenden viele Sensoren heute spritzgegossene Kunststofflinsen statt Glaslinsen. Dies verbessert die Kostenkonkurrenzfähigkeit, bietet aber das gleiche Maß an optischer Genauigkeit. Kunststofflinsen bieten den zusätzlichen Vorteil, dass sie weniger wiegen als Glaslinsen und in einigen Fällen sogar den Erfassungsbereich vergrößern.

Um einen Sensor mit neuen Funktionen auszustatten, mussten früher neue Schichten interner Leiterplatten mit mehr physischen Komponenten hinzugefügt werden. Aber die Designphilosophien haben sich weiterentwickelt, und viele Funktionen können jetzt digital verbessert werden. Die Ingenieure haben die photoelektrischen Sensoren im Laufe der Zeit mit aktualisierbaren ASIC-Chips verbessert, die eine bessere Leistung, höhere Geschwindigkeiten, eine bessere Immunität gegen Umgebungslicht und andere Upgrades ermöglichen.

Verbesserungen in der elektronischen Technik und im Design haben es möglich gemacht, Sensoren mit stärkerem, hellerem Licht zu entwickeln (gemessen als excess gain), sogar in Miniaturgeräten wie denen der Banner Q2X Serie. Einige Sensorempfänger zeichnen den Winkel eines reflektierten Lichtstrahls auf, was zur Hintergrundausblendung genutzt werden kann, um die Position eines Ziels zu triangulieren, das sich von der Oberfläche dahinter abhebt, selbst wenn beide dieselbe Farbe haben.

Eine weitere große Innovation für die automatisierte Produktion ist IO-Link, ein offenes Kommunikationsprotokoll, das es den Anwendern ermöglicht, einen zusätzlichen Nutzen aus ihren Sensoren zu ziehen. Wenn Sie einen Sensor mit IO-Link anschließen, können Sie mehr Daten erfassen als mit einem herkömmlichen Sensor. Das bedeutet, dass die Sensoren zur Datenanalyse beitragen und Erkenntnisse liefern können, um die Leistung im gesamten Werk zu verbessern, die Produktivität zu steigern, eine Grundlage für die vorausschauende Wartung zu schaffen und unerwartete Ausfallzeiten zu vermeiden. Dies ist eine Kernphilosophie der Produktlinie Snap Signal von Banner.  Zum Beispiel können IO-Link-Sensoren direkt an die IO-Link-Ports des DXMR90-4K IO-Link-Masters/Controllers angeschlossen werden. Anschließend können diese Signaldaten an ein cloudbasiertes Online-Dashboard für die Echtzeit-Zustandsüberwachung übertragen werden. Die Daten können auch an ein PLC-, HMI- oder SCADA-System gesendet werden.