Was ist überschüssige Verstärkung und wie kann man sie bei der Auswahl eines Sensors nutzen?

January 24, 2018

Bei der Auswahl der richtigen Sensortechnologie ist es wichtig zu verstehen, was Überschussverstärkung ist und wie viel Ihre Anwendung benötigt.  In diesem Artikel wird erklärt, was eine Überschussverstärkung ist, wie sie gemessen wird und wie viel Überschussverstärkung für Messanwendungen in verschiedenen industriellen Umgebungen erforderlich ist. 

 Die Funktionsreserve ist eine Kennzahl für die Mindestlichtenergie, die für den zuverlässigen Sensorbetrieb benötigt wird.

Das Lichtsignal, das Ihr Sensor aussendet, ist werkseitig auf ein bestimmtes Leistungsniveau kalibriert. Verunreinigungen in der Messumgebung wie Schmutz, Staub, Rauch und Feuchtigkeit können jedoch eine Signalabschwächung verursachen.  Die überschüssige Verstärkung kann als die zusätzliche Erfassungsenergie betrachtet werden, die zur Überwindung dieser Dämpfung zur Verfügung steht.

Die überschüssige Verstärkung lässt sich mit der folgenden Formel ausdrücken.

Überschüssige Verstärkung = auf das Empfängerelement fallende Lichtenergie / Verstärkerschwelle des Sensors.

Der Schwellenwert ist die Energiemenge, die der Verstärker des Sensors benötigt, um den Ausgang des Sensors ein- oder auszuschalten. 

Für eine perfekt saubere Betriebsumgebung wird eine Überschussverstärkung von 1,5x (50 % mehr Energie als das für den Betrieb erforderliche Minimum) vorgeschlagen. Einige Umgebungen mit "sauberer Luft" finden sich in der Halbleiter- oder Pharmaindustrie. In diesen Umgebungen lagert sich kein Schmutz auf den Sensorlinsen oder Retroreflektoren ab.

Ein Büro oder eine saubere Fabrik könnte als "leicht verschmutzte" Umgebung bezeichnet werden. Das bedeutet, dass sich auf den Sensorlinsen oder Retroreflektoren etwas Staub, Schmutz, Öl oder Feuchtigkeit ansammeln kann. Die Linsen werden in regelmäßigen Abständen gereinigt. In einer "leicht verschmutzten" Umgebung sollte die überschüssige Verstärkung das Fünffache dessen betragen, was für den Sensorbetrieb minimal erforderlich ist.

In einer "mäßig verschmutzten" Umgebung ist eine offensichtliche Verschmutzung auf Linsen oder Retroreflektoren zu erkennen. In diesen Umgebungen ist es wahrscheinlich, dass sie auch regelmäßig gewaschen werden. "Mäßig schmutzige" Umgebungen findet man in der Schwerindustrie, in der Lebensmittelverarbeitung oder in der Automobilbranche. Für solche Umgebungen empfiehlt Banner eine Überschussverstärkung, die 10-mal höher ist als das minimal erforderliche Maß. 

Einige Umgebungen, wie z. B. in Gießereien, im Bergbau, in Kachelöfen und im Freien, gelten als "sehr schmutzig". Dies liegt daran, dass Linsen und Retroreflektoren stark verschmutzt sind und nur minimal gereinigt werden müssen. In der Umgebung kann es zu starkem Nebel, Dunst, Staub, Rauch oder Ölfilm kommen.

Banner empfiehlt eine 50-mal höhere Verstärkung in solchen Umgebungen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Sensoren bei einer Überverstärkung von mehr als 50x beginnen, durch Papier oder andere Materialien mit ähnlicher optischer Dichte zu sehen.