Optoelektronische Sensoren: Funktion und Anwendung

Optoelektronische Sensoren realisieren nicht nur viele technische Abläufe, sie sind zudem häufiger im Alltag zu finden als manch einer glauben mag. Dieser Artikel erklärt grob die Funktionsweise dieser Signalgeber und führt Beispiele an, wo man im Alltag auf sie stoßen kann.

Was sind Sensoren?

Damit das Programm z.B. eines Aufzuges oder einer Fertigungsanlage ablaufen kann, braucht es Informationen, wann sich z.B. ein Objekt an welcher Position befindet. Diese Angaben liefern Signalgeber, die also quasi die Sinnesorgane einer Anlage darstellen. Unter den Signalgebern gibt es wiederum Schalter und Näherungsschalter (Sensoren). Während Schalter z.B. von Hand, mechanisch oder elektromagnetisch betätigt werden, geschieht dies bei Näherungsschaltern berührungslos. Schalter geben außerdem lediglich ein binäres Signal ab. Sensoren dagegen kontrollieren auch z.B. Füllstände von Flüssigkeiten, geben also nicht nur binäre Signale ab, sondern können auch analoge oder digitale Ergebnisse liefern.

Wie funktioniert ein optoelektronischer Sensor?

Ein Sender schickt einen Lichtstrahl aus, welcher entweder reflektiert und dann vom Empfänger interpretiert wird, oder der ohne zusätzlichen Reflektor direkt zum Empfänger gesandt wird. Das Signal wird jeweils ausgelöst, wenn der Lichtstrahl unterbrochen wird. Der große Vorteil von optoelektronischen Sensoren ist, dass sie sich nicht durch ferromagnetische Stoffe oder durch elektrische bzw. magnetische Felder beirren lassen, was dagegen bei magnetischen, induktiven oder kapazitiven Sensoren der Fall wäre. Des Weiteren haben Sensoren mit Reflektor eine Reichweite von bis zu 2 Metern und können somit ein großes Gebiet abdecken. Die Variante ohne Reflektor hat immerhin einen Schaltabstand von 200mm. Nachteilig wäre anzumerken, dass optoelektronische Sensoren mit Fehlfunktionen auf Verschmutzungen, Nebel, Luftpartikel u.Ä. reagieren.

Wo finden optoelektronische Sensoren Verwendung?

Am häufigsten finden sich optoelektronische Sensoren in Gestalt einer Lichtschranke z.B. an Einstiegstüren von Zügen oder an gefährlichen Arbeitsbereichen. Steht nämlich ein Körper im Erfassungsgebiet des Sensors, wird der Lichtstrahl unterbrochen und der Sensor reagiert. So lassen sich Türen, in denen sich Personen befinden, nicht schließen, bzw. sie unterbrechen den Schließvorgang, und eine Säge, die ohne optoelektronischen Sensor unbeirrt weiterarbeiten würde, wird gestoppt, wenn ein Arbeiter seine Hand in das Erfassungsgebiet des Sensors und somit in den Gefahrenbereich streckt. Des Weiteren eignen sich Lichtschranken auch hervorragend als Alarmanlage zum Diebstahlschutz. Szenen aus Hollywoodfilmen, in denen der Meisterdieb mit gesprühtem Nebel vorher unsichtbare Lichtvorhänge erscheinen lässt, sind mittlerweile zum Klischee geworden. Außerdem befinden sich lichtempfindliche Sensoren in Lesegeräten für CDs, DVDs, Blu-Rays usw., die die Reflektionen des Lasers von der Disc entweder empfangen oder nicht empfangen und somit ein digitales Signal zusammensetzen. Auch ein Barcodeleser ist ein optischer Sensor, da das von ihm ausgesandte Licht vom hellen Papier und vom dunklen Strich unterschiedlich stark reflektiert wird. Ein Empfänger im Lesegerät interpretiert die reflektierten Signale dann als Strichcode und somit als Nutzinformation. Natürlich gibt es noch weitere Beispiele, hier seien allerdings nur einige erwähnt.