Lichtschranke

Als Lichtschranke wird Allgemeinen ein System bezeichnet, das aus einem Sender und einem Empfänger besteht, wobei zwischen den beiden eine Verbindung in Form eines Lichtstrahles besteht. Wird dieser Lichtstrahl unterbrochen, erhält der Empfänger kein Signal mehr und kann entsprechend eine Alarmanlage oder einen Mechanismus in Gang setzen. Dabei ist die Dauer der Unterbrechung des optischen Signals unerheblich. Alles Objekte, Tiere und Person können ein solches Lichtsignal unterbrechen.
So wird beispielsweise Alarm ausgelöst, eine Fahrstuhltür offen gehalten oder eine Tür verriegelt.

Die Strahlenquelle der Lichtschranke kann zum Beispiel sichtbares, rotes Licht abgeben, oder aber mit Infrarotlicht, welches nicht für den Menschen sichtbar ist, arbeiten. Dabei bietet sichtbares Licht den Vorteil, dass die Lichtschranke leichter einzustellen ist, während Infrarotlicht unter Sicherheitsaspekten aufgrund seiner Unsichtbarkeit geeigneter ist.

Lichtschranken kommen so als Teil von Alarmanlagen, zur Absicherung bestimmter Gebäudebereiche oder Objekte, oder auch im Zusammenhang mit dem Zählen von Ein- und Ausläufen, vor. Sie sind aufgrund ihrer Reichweiten von bis zu 80 Metern und ihrer Flexibilität im Bau ein wertvoller Bestandteil von Alarmsystemen.

Arten von Lichtschranken

Es gibt verschiedene Arten von Lichtschranken, die je nach ihren Eigenschaften und Einsatzbereichen unterschieden werden können:

1. Reflexionslichtschranken: Hier wird der Lichtstrahl vom Sender zum Empfänger reflektiert. Das reflektierte Licht wird erfasst, solange keine Unterbrechung durch ein Objekt erfolgt.
2. Durchlichtlichtschranken: Bei dieser Art von Lichtschranke befinden sich Sender und Empfänger auf gegenüberliegenden Seiten, und das Objekt unterbricht den Lichtstrahl zwischen den beiden Komponenten.
3. Einweglichtschranken: Ein Lichtstrahl wird vom Sender zum Empfänger gesendet, ohne reflektiert zu werden. Wenn das Objekt den Lichtstrahl unterbricht, wird die Lichtschranke aktiviert.

Unterschiede zwischen den wichtigsten Lichtschranken

Die klassische Lichtschranke ist die Einweglichtschranke, bei welcher ein Sender den Lichtstrahl an einen Empfänger abgibt. Beide Seiten benötigen eine Energiezufuhr: Der Sender zum Senden des Signals und der Empfänger für den Fall, dass er kein Signal mehr erhält und entsprechend etwas auslöst. Diese Form der Lichtschranke lässt sich praktisch überall verwenden und hat die höchste Reichweite.Die Reflexions-Lichtschranke arbeitet hingegen mit einem Sender und Empfänger, die sich in einem Gehäuse – nur eine Energiezufuhr ist nötig – befinden. Das Zurückwerfen des Lichtstrahles geschieht über einen anzubringenden Reflektor.

Dieser kann auch am zu überwachenden Objekt selbst angebracht werden, wobei die Lichtschranken entsprechend ausgerichtet wird. So können bewegliche Objekte überwacht werden, ohne dass der gesamte Raum abgesichert wird. Im Falle dessen, dass ein Objekt selbst den Lichtstrahl zurückwirft, wird von einem Reflexions-Lichttaster gesprochen. Das Lichtgitter ist praktisch die sicherste Lichtschranke, wenn es um das Detektieren von Personen geht. Mehrere, meist parallele, Lichtstrahlen sorgen für die Abdeckung eines großen Bereiches. So sorgt das Unterbrechen eines einzelnen Lichtstrahles für die Signalübertragung seitens des Empfängers. Der Standard war früher vielerorts, nur eine Lichtschranke auf Knöchelhöhe zu verwenden. Entsprechend einfach (oder aus Versehen) konnte die Lichtschranke umgangen werden.

Anwendungen von Lichtschranken

Lichtschranken finden in einer Vielzahl von Anwendungen Verwendung:

1. Industrielle Automatisierung: In der Fertigungstechnik werden Lichtschranken zur Erkennung von Teilen, zur Positionserkennung von Maschinen und zur Steuerung von Förderbändern eingesetzt.
2. Sicherheitssysteme: Lichtschranken werden in Alarmanlagen eingesetzt, um unerlaubtes Eindringen zu erkennen, und in automatischen Türsystemen, um zu verhindern, dass sich Türen schließen, wenn sich jemand im Weg befindet.
3. Verkehrskontrolle: Lichtschranken werden zur Erfassung von Fahrzeugen an Mautstellen, zur Steuerung von Ampeln und zur Erkennung von Zügen auf Bahnübergängen eingesetzt.
4. Medizintechnik: In der medizinischen Bildgebung werden Lichtschranken zur genauen Positionierung von Geräten und zur Erfassung von Bewegungen während medizinischer Verfahren verwendet.
5. Spielzeug und Unterhaltung: Lichtschranken werden in Spielzeugen, Videospielen und interaktiven Installationen eingesetzt, um Bewegungen zu erkennen und Reaktionen auszulösen.

Lichtschranke Sensortypen

Es gibt verschiedene Arten von Sensoren, die in Lichtschranken verwendet werden, um verschiedene Eigenschaften und Anwendungen abzudecken. Zum Beispiel werden infrarote (IR) Lichtschranken oft in Umgebungen mit hohem Umgebungslicht eingesetzt, während Laserlichtschranken präzisere Messungen und längere Reichweiten ermöglichen.

Reichweite und Genauigkeit von Lichtschranken

Die Reichweite einer Lichtschranke bezieht sich auf die maximale Entfernung, über die der Lichtstrahl zwischen Sender und Empfänger wirksam ist. Die Genauigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit, kleine Objekte oder Bewegungen zu erkennen. Hersteller bieten verschiedene Modelle mit unterschiedlichen Reichweiten und Genauigkeiten an, je nach den Anforderungen der jeweiligen Anwendung.

Umgebungsbedingungen

Die Umgebungsbedingungen, wie z.B. Lichtverhältnisse, Staub, Feuchtigkeit und extreme Temperaturen, können die Leistung von Lichtschranken beeinflussen. Daher ist es wichtig, Modelle zu wählen, die den spezifischen Bedingungen vor Ort standhalten können.

Signalverarbeitung

Moderne Lichtschranken sind oft mit fortschrittlicher Signalverarbeitung ausgestattet, die es ermöglicht, Fehlauslösungen zu minimieren und genaue Erfassungen sicherzustellen. Diese Signalverarbeitungstechniken können Hintergrundrauschen filtern und die Zuverlässigkeit der Lichtschranke verbessern.

Integration in Systeme

Lichtschranken werden oft in größere Systeme integriert, wie z.B. in industrielle Steuerungen, Alarmanlagen oder Robotiksysteme. Die Fähigkeit, sich nahtlos in diese Systeme zu integrieren und Daten zu übertragen, ist ein wichtiger Aspekt bei der Auswahl von Lichtschranken.

Wartung und Kalibrierung

Regelmäßige Wartung und gegebenenfalls Kalibrierung sind wichtig, um sicherzustellen, dass Lichtschranken korrekt arbeiten. Staub, Schmutz oder Vibrationen können die Leistung beeinträchtigen, daher sollten diese Faktoren berücksichtigt werden.

Datenschutz und Sicherheit

In Anwendungen, in denen Lichtschranken zur Erfassung von Personen verwendet werden, ist Datenschutz und Sicherheit von größter Bedeutung. Es müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Privatsphäre der erfassten Personen zu schützen und sicherzustellen, dass die Daten nicht missbraucht werden.

Zusammenfassung

Lichtschranken sind vielseitige elektronische Geräte, die auf der Unterbrechung eines Lichtstrahls zwischen einem Sender und einem Empfänger basieren. Sie finden in zahlreichen Anwendungen Anwendung, von industrieller Automatisierung bis hin zu Sicherheitssystemen und Unterhaltung. Die Technologie hat dazu beigetragen, Prozesse effizienter und sicherer zu gestalten und bietet weiterhin Potenzial für innovative Anwendungen in verschiedenen Branchen.

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