Präzisions-Messlichtschranke 203.3

Diese Lichtschranke ist eine Weiterentwicklung des Typs 203.2 mit dem Ziel, eine möglichst große Distanz zu überbrücken. Hierzu wird auf der Sendeseite eine neu verfügbare Super Luminescent Diode L8414-04 der Firma HAMAMATSU eingesetzt mit einer Lichtleistung von 5 mW. Wegen der Divergenz des Sendestrahls sind Laserschutzmaßnahmen nicht erforderlich.

Der Sender hat ein justiertes Objektiv, das den Sendestrahl mit einer Halbwertsbreite von +/- 0,3 Grad bündelt. Damit kann mit Lochblenden von 0,5 mm Durchmesser bei Sender und Empfänger eine Reichweite von bis zu 3 m sicher überbrückt werden.

Das Infrarotsignal des Senders ist mit 5 MHz moduliert. Das Empfangselement nimmt das modulierte Infrarotlicht auf. Es wird verstärkt, mit einem Bandpass gefiltert und mit einem Quadratur-Demodulator, der die Phasenlage des Sendesignals auswertet, gleichgerichtet und einer Schaltstufe zugeführt.

Als Messstrecke dient die direkte Linie zwischen Sende- und Empfangsöffnung. Wegen der Halbwertsbreiten von +/- 0,3 Grad für die Sendeseite und +/- 5 Grad für die Empfangsseite sind die Anforderungen an die Stabilität der Halterungen wesentlich geringer als bei Laserlichtschranken. Mit dem Strahldurchmesser von 0,5 mm ergibt sich eine gute örtliche Auflösung, die mit einem maximalen Schaltfehler von +/- 0,25 mm anzusetzen ist.

Wegen der Unsichtbarkeit des Infrarotlichts vom Sender ist bei dessen ausgeprägter Strahlbündelung eine Ausrichthilfe nützlich. Hierzu hat der Empfänger einen Ausgang für die Empfangsleistung. An diesen Ausgang kann ein Drehspulinstrument als Indikator angeschlossen werden.

Mit der Modulation von 5 MHz ist die Lichtschranke gegen Fremdlicht nahezu unempfindlich. Ein Betrieb bei mehr als 150000 Lux Fremdlicht ist möglich.

Die Spezifikationen gelten für Lochblenden von 0,5 mm Durchmesser und für Gabelweiten von 3 m.

Die Geschwindigkeitsmessung kann auf drei verschiedene Arten durchgeführt werden:

Start-Stop mit zwei Lichtschranken

  • Es werden zwei Schranken in genau vermessenem Abstand aufgebaut, die von einem Finger am Messobjekt oder dem Messobjekt selbst nacheinander durchfahren werden. Die erste Schranke wird als Startschranke und die zweite als Stopschranke bezeichnet. Es wird jeweils der Beginn der Strahlunterbrechung bewertet. Die gemessene Zeit zwischen Start und Stop ergibt in Verbindung mit der Distanz die Geschwindigkeit.


Start-Stop mit einer Lichtschranke

  • Das Messobjekt wird mit einem Start- und einem Stopfinger ausgerüstet, die einen genau vermessenen Abstand haben. Die gemessene Zeit zwischen Passieren von Start- und Stopfinger ergibt in Verbindung mit der Distanz die Geschwindigkeit.


Zeitmessung mit einer Lichtschranke

  • Das Messobjekt wird mit einer Abdeckblende mit genau vermessener Länge ausgerüstet. Die Abdeckzeit wird mit einer Lichtschranke gemessen und aus Zeit und Länge wird die Geschwindigkeit berechnet.


Für die Auswertung der Lichtschrankensignale kann der Messzähler 373 eingesetzt werden. Als Stromversorgung für die Lichtschranken wird 12 V Gleichspannung benötigt, die vom Messzähler geliefert wird.

Zur Funktionskontrolle wird eine Dreifarben-LED am Empfänger 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. Zum optimalen Abgleich wird der Selbsttest verwendet, der ein Ergebnis im Bereich von 10000 usec +/- 1 usec ergeben soll.

Für einen Aufbau zur Geschwindigkeitsmessung mit einer Start- und einer Stopschranke wird ein Kabelsatz 203.33 geliefert, der alle erforderlichen Verbindungen enthält und an einem Verteilergehäuse einen gemeinsamen Zentralsteckverbinder für die Start- und Stopschranken zur Verfügung stellt.

Selbsttest und Funktionsprüfung

Für einen schnellen Funktionstest ist der Lichtschrankensender mit einer Selbsttest-Einrichtung ausgerüstet:

LS_Diagramm_Sendeleistung_203_3.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.

Zum Auslösen des Selbsttests muss der Messzähler 373 messbereit gemacht werden, und es muss die Taste "T" gedrückt werden. Der Test läuft dann wie eine normale Messung ab. Der Messfehler sollte bei richtiger Justierung im Bereich von +/- 1 usec liegen. Die Testzeit von 10,000 msec in Bild 1 lässt sich mit einem kalibrierten Frequenzmesser am Lichtschrankensender kontrollieren. Hierzu ist dieser mit einem zweipoligen LEMO-Steckverbinder ausgerüstet, und es wird ein passendes Kabel mit einer BNC-Buchse 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 des Lichtschrankensenders ist ein Trimmer zugänglich, an dem das 100 Hz Signal justiert werden kann.

LS_Winkel_3m_203_3.jpg

Lichtschranke 203.3 - montiert auf zwei Befestigunswinkeln


Technische Daten

Gabelweite

Distanz zwischen Sender und Empfänger
min. 1 m, max. 3 m

Öffnung Lichtaustritt 0,5 mm Durchmesser
Halbwertsbreite Lichtaustritt ca. +/- 0,3 Grad
Öffnung Lichtempfänger 0,5 mm Durchmesser
Halbwertsbreite des Eingangs ca. +/- 5 Grad
Wellenlänge860 nm
Sendeleistungca. 5 mW
minimale Empfangsleistung ca. 10 nW
Festigkeit gegen Fremdlicht 150000 Lux
Modulationsfrequenz

5 MHz

Empfängerbandbreiteca. 0,5 MHz
Schaltsignal-Jittern bei optimaler Justierung1 usec effektiv bei 3 m Gabelweite
Stromversorgung Sender
12 V +/- 2 V DC, ca. 200 mA,
interne Längsdiode gegen Falschpolung
Stromversorgung Empfänger
12 V +2V /-1,0V DC, ca. 60 mA,
interne Längsdiode gegen Falschpolung
Schaltausgang Empfänger RS422
Gehäuseabmessungen50 x 58 x 24 mm
Sender = Empfänger
Selbsttest
100 Hz Generator in Sender kann rückgeführt
kalibriert werden. Daraus abgeleitet ein
10,000 ms langes Signal zur elektrischen
Strahlunterbrechung. Toleranzbänder 10 %
und 80 % der Sendeleistung. Auslösung mit
einer 12 V Schaltflanke. Überprüfung der
Schaltschwellen des Empfängers und
der Anzeige des Messzählers.
Elemente an der Frontplatte des SendersAustrittsfenster und Gabelbefestigung
Elemente an der Rückwand des SendersSteckverbinder Stromversorgung, 5 MHz
Referenzsignal, Auslösung Selbsttest.
Steckverbinder 100 Hz Testsignal
Elemente an der Frontplatte des EmpfängersEintrittsfenster und Gabelbefestigung
Elemente an der Rückwand des EmpfängersSteckverbinder Stromversorgung, 5 MHz
Referenzsignal, Schaltsignale,
Dreifarben-LED für Funktionskontrolle,
Potentiometer für Justierung des Schaltpunktes,
LEMO-Steckverbinder für Drehspulinstrument zur Anzeige der Empfangsleistung für die optimale Ausrichtung des Senders.
Schutzart
spritzwasserdicht, wenn Poti-Öffnung am Empfänger
mit M3-Schraube verschlossen
Temperaturbereich- 20 ... + 50 Grad

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