Lichtschranken Taster

Lichtschranken und Lichttaster sind optische Sensoren. Beide arbeiten nach dem Prinzip der Licht- oder Infrarotstrahlung und dienen zur Erkennung von Objekten oder zur Auslösung von Schaltvorgängen. 

Eine Lichtschranke besteht aus zwei Hauptkomponenten: einem Sender und einem Empfänger. Der Sender emittiert einen Lichtstrahl, meist im Infrarotbereich, der zum Empfänger gerichtet ist. Ein Lichttaster funktioniert ähnlich, mit dem Unterschied, dass Sender und Empfänger immer in einem Gerät integriert sind und der Lichtstrahl nicht zu einem Reflektor, sondern direkt auf das zu erkennende Objekt gerichtet wird. Der Lichttaster detektiert das Objekt anhand des von ihm reflektierten Lichts.

Es gibt sowohl hellschaltende als auch dunkelschaltende Ausführungen: Hellschaltende erzeugen ein Ausgangssignal, wenn der Empfänger das Licht des Senders empfängt. Das bedeutet, dass die Lichtschranke im normalen Zustand, wenn der Lichtstrahl nicht unterbrochen wird, ein Signal ausgibt, das einen Schaltvorgang auslöst. Bei dunkelschaltenden Typen ist es genau umgekehrt – sie erzeugen ein Ausgangssignal, wenn der Empfänger das Licht des Senders nicht empfängt. Im Handel verfügbar sind auch Modelle, die wahlweise beide Funktionen beherrschen. 

Eine Lichtschranke funktioniert nach dem Prinzip der Lichtunterbrechung. Der Sender strahlt einen Lichtstrahl aus, der zum Empfänger gerichtet ist. Wird der Lichtstrahl durch ein Objekt unterbrochen, registriert der Empfänger diese Unterbrechung und gibt ein entsprechendes Signal aus. Das wird zur Erkennung von Objekten oder zur Auslösung von Schaltvorgängen genutzt.

Bei Einweg-Lichtschranken befinden sich Sender und der Empfänger an getrennten Orten, üblicherweise gegenüberliegend. Der Sender strahlt einen kontinuierlichen Lichtstrahl zum Empfänger. Solange der Lichtstrahl ununterbrochen bleibt, registriert der Empfänger das Licht. Gerät ein Objekt in den Strahlweg, reagiert der Empfänger auf den Lichtausfall und gibt ein Signal aus, das beispielsweise eine Maschine stoppt oder einen Alarm auslöst.

Reflexions-Lichtschranken oder Reflexions-Lichttaster wie Gabel-Lichtschranken enthalten den Sender und den Empfänger in einem Gerät. Dafür gibt es einen Reflektor, der dem Gerät gegenüberliegt. Der Sender strahlt auch hier einen Lichtstrahl aus, er trifft auf den Reflektor und kehrt von diesem zurück zum Empfänger. Wenn ein Objekt im Strahlweg den Lichtstrahl unterbricht, reagiert der Empfänger mit einem Signal.

Eine besondere Form der Lichtschranke ist die Retroreflexions-Lichtschranke. Wie bei der Reflexions-Lichtschranke sind Sender und Empfänger in einem Gehäuse vereint, es wird aber ein spezieller Reflektor verwendet. Er ist so gestaltet, dass er das Licht exakt zum Empfänger zurück lenkt, auch wenn der Strahl aus verschiedenen Winkeln auf den Reflektor trifft. Die Funktionsweise bleibt gleich: Bei Unterbrechung des Lichtstrahls durch ein Objekt gibt der Empfänger ein Signal aus.

Eine Lichtschranke erfasst grundsätzlich jede Bewegung, die den Lichtstrahl zwischen dem Sender und dem Empfänger unterbricht. Wenn ein Objekt in einer geraden Linie den Lichtstrahl durchquert, registriert die Lichtschranke diese Bewegung.

Das wird beispielsweise beim Zählen von Objekten auf einem Förderband genutzt. Bewegt sich ein Objekt entlang des Lichtstrahls und unterbricht dabei den Strahl direkt – indem es in beispielsweise in den Strahl hineinragt –, wird dies ebenfalls erfasst.

Ähnlich verhält es sich bei rotierenden Objekten, sofern die Rotation Teile des Objekts in den Weg des Strahls befördert.

Moderne Lichtschranken können sehr schnelle Bewegungen erfassen, solange die Unterbrechung des Lichtstrahls kurz, aber deutlich genug ist. Diese Eigenschaft ist bei Hochgeschwindigkeitsprozessen wichtig. Ein Beispiel sind schnelle Förderbänder in der Verpackungsindustrie.

Ebenso können Lichtschranken langsame Bewegungen wie bei einer Zugangskontrolle detektieren. Aber auch, wenn ein Objekt unregelmäßig hin und her schwankt oder sich nicht linear bewegt, wird jede Unterbrechung des Lichtstrahls von der Lichtschranke erkannt.

Grundsätzlich gilt: Jede unerwartete Bewegung, die den Lichtstrahl unterbricht, wird registriert. Genutzt wird dies vor allem in sicherheitskritischen Anwendungen. Hier kommt es darauf an, jede Art von Störung zu erkennen.