Präzisions-Messlichtschranke 203.10

Die Lichtschranke 203.10 kann zur Geschwindigkeitsmessung bewegter Objekte oder als Lichttaster für Positionierungsaufgaben verwendet werden. Sie ist als Gabel aufgebaut, die von einem Lichtwellenleiter mit Steckverbinder der Bauform F-SMA und einem Empfangselement mit Lochblende gebildet wird. Der Lichtwellenleiter wird von einem optischen Sender mit einem 5 MHz Signal gespeist, das Empfangselement nimmt das modulierte Infrarotlicht auf und führt es auf eine Schaltstufe. Das Gehäuse der Lichtschranke enthält die Empfangsoptik, die Auswerte-Elektronik und den optischen Sender mit Anschluss für den Lichtwellenleiter.

Lichtschranke_203_10.jpg  Präzisions-Messlichtschranke 203.10 mit Gabel, Lichtwellenleiter und Steckverbinder für den Messzähler 373 als Auswerteeinheit

Mit den kleinen Abmessungen von Sende- und Empfangsöffnung:

  • 100 um Durchmesser des Lichtwellenleiters als Sender
  • 140 um Durchmesser der Lochblende vor dem Empfangselement

ergibt sich eine hohe räumliche Auflösung, die mit etwa 0,05 mm anzusetzen ist. Es werden keine Optiken eingesetzt, so dass nur die direkte Linie zwischen Sende- und Empfangsöffnung als Messstrecke dient. Wegen der Halbwertsbreiten von mehr als 20 Grad für die Sendeseite und 10 Grad für die Empfangsseite kann ein präzises axiales Ausrichten, wie es z. B. bei Laserstrecken erforderlich ist, entfallen. An die mechanische Präzision der Gabelhalterung werden daher keine besonderen Anforderungen gestellt.

Mit der Modulation von 5 MHz ist die Lichtschranke gegen Fremdlicht nahezu unempfindlich. Ein schneller Demodulator und eine schnelle Schaltstufe ermöglichen eine sehr große zeitliche Auflösung bei Geschwindigkeitsmessungen. Der Messfehler liegt bei richtiger Justierung unter 2 usec.

Mit dem großen Öffnungswinkel des Lichtwellenleiters als nahezu punktförmiger Sender kommt nur ein geringer Teil der Sende-Energie zum Empfangselement. Für einen sicheren Betrieb (max. 60 mm Gabelweite) reicht eine Empfangsenergie von etwa 10 nW aus. Die Schaltung ist daher besonders für diese kleinen Eingangsleistungen ausgelegt und bezüglich des Rauschens und der Signalbandbreite für ein schnelles Schaltverhalten optimiert.

Als Stromversorgung dienen 12 V Gleichspannung. Es stehen zwei komplementäre TTL-Schaltausgänge zur Verfügung.

Zur Funktionskontrolle wird eine Dreifarben-LED eingesetzt:

  • grünes Licht: Durchgang
  • rotes Licht: Unterbrechung
  • gelbes Licht: Rauschen und kurze Triggerpulse

Die Funktionsanzeigen für Durchgang und Unterbrechung sind jeweils für ca. 200 msec abfallverzögert, so dass auch nur sehr kurze Triggerungen sicher mit Gelblicht angezeigt werden.

Der Schaltpunkt lässt sich mit einem Potentiometer in Verbindung mit der Funktions-LED leicht abgleichen.

Selbsttest und Funktionsprüfung

Für einen schnellen Funktionstest ist die Lichtschranke 203.10 mit einer Selbsttest-Einrichtung ausgerüstet:

Bild_Selbsttest_20310.jpg

zeitlicher Verlauf der Sendeleistung beim Selbsttest

Mit dem Selbsttest kann die richtige Justierung vor einem Versuch schnell überprüft werden. Die Testzeit von 10,000 msec wird quarzgenau erzeugt. Bei einer Konfiguration mit Start- und Stopschranke werden beide Schranken separat vermessen und am
Messzähler 373 angezeigt.

Die Testzeit von 10,000 msec lässt sich mit einem Zähler an der Lichtschranke kontrollieren. Hierzu ist diese mit einem zweipoligen LEMO-Steckverbinder ausgerüstet, und es wird ein passendes Kabel mit einer BNC-Buchse als Zähleranschluss mitgeliefert.

Das 100 Hz Signal wird unabhängig von der gerade aktiven Betriebsart kontinuierlich ausgegeben und muss innerhalb der Toleranz von +/- 0,01 Hz liegen. Nach Abnehmen des oberen Abdeckblechs der Lichtschranke ist ein Trimmer zugänglich, an dem das 100 Hz Signal justiert werden kann.

Technische Daten
Gabelweite min. 20 mm, max. 60 mm
Öffnung LichtaustrittLichtwellen-Steckverbinder Bauform F-SMA mit Gradientenfaser HIRSCHMANN G100/140, 100 um Austrittsöffung.
Halbwertsbreite Lichtaustritt ca. 20 grad
Öffnung Lichtempfänger Lochblende 140 um
Halbwertsbreite des Eingangs ca. 10 grad
Wellenlänge860 nm
eingekoppelte Leistung in Lichtwellenleiterca. 100 uW
minimale Empfangsleistung ca. 10 nW
Modulationsfrequenz 5 MHz
Empfänger-Bandbreite ca. 0,5 MHz
Schaltsignal-Jittern bei optimaler Justierung

2 usec effektiv bei 50 mm Gabelweite, 1 usec effektiv bei 30 mm Gabelweite

Stromversorgung 12 V +0,5V/-1,0V DC ca. 180mA, interne Längsdiode gegen Falschpolung
Schaltausgänge

TTL für 2 Standard-Lasten normal und invertiert

Gehäuse-Abmessungen 50 x 58 x 24 mm
Schutzart spritzwasserdicht, wenn Poti-Öffnung mit M3-Schraube verschlossen
LichtwellenleiterHIRSCHMANN OKES 100-140-D, Länge 1 m
Elemente an der Frontplatte Eintrittsfenster und Gabel-Befestigung
Elemente an der Rückwand Steckverbinder Stromversorgung und Schaltsignale, Steckverbinder 100 Hz Testsignal, Sender für Lichtwellenleiter mit Schraubanschluss für F-SMA Steckverbinder, Dreifarben-LED für Funktionskontrolle, Potentiometer für Justierung des Schaltpunktes
Temperaturbereich- 10 ... + 60 grad

LS20310_Gehaeuse.jpg

Lichtschranke 203.10 - Abmessungen.Das 5 MHz Signal des LWL-Senders wird mit einem Lichtwellenleiter zu einer Position gegenüber der Empfangsblende geführt.




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