Mit Hightech schneller, weiter, genauer

Lichtwellenleiter sind auch in der Industriesensorik für die Messung und Erfassung von fast allen physikalischen Größen unverzichtbar. Dr.-Ing. Jie Lin erklärt, was die neuste Generation der faseroptischen High-Performance-Sensoren leistet.

eben einfacher Bedienbarkeit und einem günstigen Preis-/Leistungsverhältnis bestimmen technischen Eigenschaften wie Messgeschwindigkeit und –genauigkeit, maximale Reich- und Tastweite sowie Multiintelligenz den Trend und die Marktentwicklung von faseroptischen Sensoren in der Fertigungs- und Produktionsautomatisierung.

Der größte Unterschied zwischen faseroptischen und herkömmlichen Lichtschranken und -tastern besteht darin, dass das Licht beliebig durch die faseroptischen Lichtleiter geführt werden kann. Der in Maschinen erforderliche Einbau von Lichtleitern unter starker Krümmung oder in einem bestimmten Winkel stellt kein Problem dar. Aufgrund ihrer hohen Messgenauigkeit und -frequenz, kleinen Abmessungen sowie ihrer Eignung unter extremen Umgebungsbedingungen (u.a. Störungsunempfindlichkeit in elektromagnetischen Feldern, sicherer Einsatz in explosionsgefährdeten oder chemisch aggressiven / korrosiven Medien, hohe Temperaturbeständigkeit) eingesetzt werden zu können, spielen Optosensoren mit Lichtleitern in der industriellen Serienfertigung, insbesondere der Halbleiter- und Mikroelektronikindustrie, eine Schlüsselrolle.

Mit der Einführung der faseroptischen Sensorserie FX500 erweitert Panasonic Electric Works unter dem Markennamen Sunx ihr umfangreiches Lieferprogramm für faseroptische Sensoren nicht nur um ein neues leistungsstarkes Mitglied, sondern setzt zugleich einen neuen Maßstab für Optosensoren mit Lichtleitern. Mittels eines speziell für diesen Sensorverstärker entwickelten ASICs (mit dem Namen Sentrion) ist es Sunx gelungen, einen neuen faseroptischen Sensorverstärker mit ultra High-Speed und großer Reich- und Tastweite auf den Markt zu bringen. Der Einsatz des Sentrion ASICs ermöglicht bei den Verstärkern der Serie FX500 vor allem eine deutliche Reduzierung der Hysterese und eine signifikante Erhöhung des Signal-/Rauschverhältnisses. Neben einer ultraschnellen Ansprechzeit von nur 25 µs (schnellster weltweit) zeigen die neuen Verstärker eine um 5,6-fach vergrößerte Reich- und Tastweite im Vergleich zu der bewährten Serie FX300, die neben dem verwendeten ASIC auch mit Hilfe einer speziellen Mikrolinse zum Einkoppeln zwischen der Sende-LED und dem Lichtleiter sowie einer präzisen Anordnung der Adapterhülse erreicht wurde. Eine weitere Besonderheit ist die automatische Schwellenwert-Verfolgungsfunktion (Threshold value auto tracking), mit der die Beeinflussung der Umgebungseinflüsse (z.B. Verschmutzung) automatisch korrigiert wird.

Zu den wichtigsten Leistungsmerkmalen zählen u.a. das integrierte helle 8-stellige zweifarbige Dual-LCD-Display für Ist- und Schwellenwerte, das Teach-In für die komfortable Einstellung der Sensorempfindlichkeit, die konstante Strahlungsleistung (mit einer 4-Element-Sende-LED) über die gesamte Betriebslebensdauer sowie die zusätzliche APC-Funktion (Auto Power Control unit).

Die FX500-Serie ist in zwei Varianten erhältlich: der Standardtyp (FX501) und der Typ mit zwei Ausgängen (umschaltbar auf je ein Ein- und Ausgang, FX502). Die Verstärker der FX500-Serie können über die Einstelltasten (Set, Up und Down) komfortabel parametriert werden. Für die Einstellung der Schaltschwelle stehen diverse Teach-In-Modi (bzw. Einlernverfahren) wie Zweipunkt, Grenzwert und Automatik sowie Fensterkomparator und Hysterese zur Verfügung. Die gesetzte Schaltschwelle kann über die Tasten Up und Down einfach geändert und optimal angepasst werden. Die Intensität des Sendelichtstrahls ist nicht nur automatisch sondern auch manuell in drei Stufen (skalierbar von je 25 bis 100 %) wählbar. Mit der reduzierten Intensität ist die FX500-Serie insbesondere für Erkennung von durchsichtigen Materialien geeignet. Eine weitere Besonderheit ist die Übersprech-Unterdrückungsfunktion und die Datenübertragungsfunktion für bis zu 12 Verstärker über eine optische Schnittstelle. Die Einstellung der Sensorfunktionen kann mit einem (Main-)Verstärker durchgeführt und mittels der Datenkopierfunktion zu allen anderen (Sub-)Verstärker übertragen werden. Über eine optional erhältliche Kommunikationseinheit SCGU2C kann die Kommunikation zwischen den Sensorverstärkern und einem PC oder SPS hergestellt werden. Bis zu 16 Sensorverstärker können über CC-Link an PC oder SPS angeschlossen werden. Zu den weiteren Leistungsmerkmalen der FX500-Serie zählen u.a. die neuartige logische Verknüpfungsfunktion (AND, OR und XOR) für zwei Sensorverstärker bzw. einen Sensorverstärker mit zwei Ausgängen sowie die Multizeitfunktionen (von 0,5ms bis 10s) für Ein-/Ausschaltverzögerung.

ECO-Modus für 30 % weniger Stromverbrauch

Die FX500-Serie verfügt über einen ECO-Modus, mit der eine circa 30%ige Einsparung des Stromverbrauchs erreicht wird. Außerdem können alle Verstärker (bis 16 Stk.) über ein einziges Steckkabel (Main-Steckkabel) mit der Betriebsspannung versorgt werden. Für die (Sub-)Verstärker wird lediglich ein Einleiter-Steckkabel (Sub-Steckkabel) benötigt. Mit einer Betriebsspannung von 12 - 24 VDC arbeiten sie bei Umgebungstemperaturen von -10 bis +55°C.

Die Lichtleiter der FX500-Serie werden sowohl als Lichttaster- als auch als Einweg- und Reflexionsausführung angeboten. Außer preiswerten Kunststofffasern für Standardanwendungen stehen auch hochqualitative Glas- bzw. Quarzglasfasern für anspruchsvolle Einsatzbereiche sowie eine Fülle spezieller Lichtleiter für völlig neue Anwendungsbereiche zur Auswahl.

Die FX500-Serie ist speziell geeignet für Situationen, in denen eine extrem feine, schnelle und genaue Positionierung oder Unterscheidung erforderlich sind (z.B. bei Objekten mit geringem Reflexions- oder Höhenunterschied oder Objekten mit Hintergrund), oder bei wechselnden Produktionsabläufen und bei Anwendungen in der Lebensmittel-, Automobil-, Chemie- und Mikroelektronikindustrie.

Einweglichtleiter mit extrem gebündelten Lichtstrahlen

Bei der Erkennung von durchsichtigen oder halbdurchsichtigen Etiketten auf einer transparenten Folie wird ein FX501 Verstärker verwendet, um geringfügige Intensitätsunterschiede zuverlässig zu detektieren. Weitere Anwendung ist der FX500-Verstärker mit speziellen Einweg-Lichtleitern FTK8, die über einen extrem gebündelten Lichtstrahl (Öffnungswinkel < 2°) verfügen, zur Detektion von mehreren eng übereinander liegenden Glassubstraten. W

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