Sensorik
Zur Steuerung, Regelung und Überwachung von Maschinen in der Druckweiterverarbeitung ist es nötig, dass man Informationen über den Zustand des Prozesses oder eines Teilprozesses erhält. Man benötigt elektrische Signale, welche einer physikalischen Größe (z. B. einem Abstand oder einem Drehmoment) entsprechen. In vielen Fällen dient das Signal zur Anzeige eines Messwertes. Einen Signalgeber, welcher Abweichungen von vorgegebenen Sollgrößen oder Gegebenheiten anzeigt (z. B. das Vorhandensein eines Buchblocks), nennt man Aufnehmer, Fühler, Sonde oder Sensor. Oft kann man durch Kalibrieren aus Sensorsignalen auch Messwerte ableiten. Messwertgeber und Sensoren sind Bauelemente, deren elektrische Eigenschaften durch elektrische Größen (z. B. einen Strom) oder auch durch nichtelektrische Größen (z. B. eine Kraft) beeinflußt werden. Für die meisten physikalischen Größen gibt es Sensoren.
Sie formen elektrische, mechanische, thermische, optische, akustische und chemische Größen in passende elektrische Signale um, zum Teil in mehreren Stufen.
Beispielsweise muss das Papier in einem Trichterfalz immer gleichmäßig gespannt sein. Das Messen der Papierzugspannung ist eine Kraftmessung. Die Kraftmessung wird zunächst durch elastische Verformung einer Feder in einen Weg umgeformt, und dieser Weg ändert über eine Potentiometerverstellung ein Widerstandsverhältnis, welches schließlich zu einem veränderten Spannungsabfall führt. Die so veränderte Spannung kann über eine Sendeeinrichtung zur Messung, Steuerung, Regelung oder Überwachung übertragen werden.
Bei Sensoren sind folgende Kriterien besonders wichtig:
• Genauigkeit
• Zuverlässigkeit
• Empfindlichkeit
• Auflösungsvermögen
• Verarbeitungsgeschwindigkeit
Aktive Sensoren formen mechanische Energie, thermische Energie, Lichtenergie oder chemische Energie direkt in elektrische Energie um. Aktive Sensoren sind daher Spannungserzeuger und beruhen auf einem Umwandlungseffekt, wie z. B. Thermoeffekt, Fotoeffekt, Piezoeffekt, elektrodynamisches Prinzip.
Passive Sensoren beeinflussen elektrische Größen durch nichtelektrische Größen, wie z. B. einen Widerstand durch einen Weg. Es erfolgt keine Energieumwandlung. Man spricht deshalb von einer passiven Energieumformung. Damit ein Erfassen der elektrischen Größen des passiven Sensors möglich ist, benötigen diese eine Hilfsstromquelle. Die elektrische Messgröße des passiven Sensors wird durch eine physikalische, chemische oder mechanische Einwirkung der nichtelektrischen Größen verändert.
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 02.06 Sensorik.PDF | 1.58 MB |
Sensorik
In der Druckweiterverarbeitung muss man viele Maschinen steuern, regeln und überwachen. Dazu braucht man Informationen über ihren Zustand. Diese Informationen bekommt man über elektrische Signale. Die elektrischen Signale entsprechen einer physikalischen Größe, z.B. einem Abstand oder einem Drehmoment. Das Signal zeigt einen Messwert an.
Aufgabe der Sensorik
Mit Sensoren Eigenschaften, Zustände und Veränderungen in Prozessen prüfen und messen.
- Sensoren sind Signalgeber (auch Aufnehmer, Fühler oder Sonden.)
Sie zeigen eine Abweichung von Soll-Größen an. - Sensoren können unterschiedliche Eigenschaften messen, z.B. Feuchtigkeit, Temperatur, Druck, Helligkeit und Beschleunigung.
- Sensoren gibt es für die meisten physikalischen Größen (z.B. Temperatur, Druck, Länge, Breite …).
Oft kann man durch Kalibrieren aus Sensor-Signalen auch Messwerte ableiten. - Sensoren formen elektrische, mechanische, thermische, optische, akustische und chemische Größen in elektrische Signale um. Manchmal verläuft dieser Umformungsprozess in mehreren Stufen.
Beispiel: Zugspannung von Papier messen
Papier muss in einem Trichterfalz immer gleichmäßig gespannt sein.
Das Messen der Papier-Zugspannung ist eine Kraftmessung in mehreren Schritten:
- Eine Feder wird elastisch in einen Weg umgeformt.
- Der Weg ändert ein Widerstandsverhältnis über eine Potentiometer-Verstellung.
- Das Widerstandsverhältnis verändert den Spannungsabfall.
- Die veränderte Spannung wird über einen Sender übertragen.
- Der Sender dient zur Messung, Steuerung, Regelung oder Überwachung.
Wichtige Eigenschaften von Sensoren:
- Genauigkeit
- Zuverlässigkeit
- Empfindlichkeit
- Auflösungsvermögen
- Verarbeitungsgeschwindigkeit
Aktive und passive Sensoren
Aktive Sensoren
Aktive Sensoren erzeugen selbst elektrische Signale, wie eine Ladung oder eine Spannung. Sie brauchen keine Hilfs-Stromquelle.
Das heißt: Aktive Sensoren formen mechanische Energie, thermische Energie, Lichtenergie oder chemische Energie direkt in elektrische Energie um.
Es gibt verschiedene Umwandlungs-Effekte: z.B. Thermo-Effekt zum Messen der Temperatur, Foto-Effekt, Piezo-Effekt zum Messen von Kräften, elektrodynamisches Prinzip.
Passive Sensoren
Passive Sensoren brauchen eine Hilfs-Stromquelle. Bei passiven Sensoren muss Energie durch den Sensor fließen. Passive Sensoren verändern ihre elektrischen Eigenschaften unter dem Einfluss einer nicht-elektrischen physikalischen Größe.
Beispiel: Ein passiver Widerstandssensor verändert seinen elektrischen Widerstand, wenn sich die Temperatur ändert.
Sensoren mit Widerstandsänderungen
Viele physikalische Größen beeinflussen den Widerstand eines elektrischen Bauelements und werden dadurch erfaßbar. Der elektrische Widerstand eines Leiters ist von seinem Material, von seinem Querschnitt und von der Länge abhängig.
Die wichtigsten Sensoren dieser Art sind Widerstandssensoren, potentiometrische Sensoren, Widerstandsthermometer und Dehnungsmessstreifen. Ein einfacher Widerstandsensor ist der Schalter in einem elektrischen Stromkreis. Ein geöffneter Schalter stellt einen sehr großen (unendlichen) Widerstand dar, ein geschlossener Schalter ist ein sehr kleiner (kein) Widerstand. Beispiele an Druckweiterverarbeitungsmaschinen sind vielfach vorhanden. Der Widerstandssensor wird besonders bei Schutzvorrichtungen verwendet. So schneidet der Planschneider nur, wenn die Zweihand-Schnittauslösung (Schalter) gedrückt ist. Da auch der Klebstoff zwischen den Elektroden den elektrischen Strom leitet, lässt sich das Vorhandensein ausreichenden Klebstoffs im Klebstoffbehälter kontrollieren. Bei ungenügendem Füllstand (unendlicher Widerstand) erlischt die Lampe.
Ein Dehnungsmessstreifen ist ein elektrisch leitender Draht, der sich aufgrund mechanischer Einflüsse (Druck, Zug, Torsion) dehnt und damit seinen Widerstand verändert. Durch Dehnung wird der Draht verlängert und gleichzeitig im Querschnitt verkleinert. Meist kommen Folien-Dehnungsmessstreifen zum Einsatz, bei denen ein metallisches Messgitter in einem galvanischen Verfahren auf eine Trägerfolie aufgetragen wird. Um kleine Baulängen von wenigen Millimetern zu erhalten, sind die Leitungswege mäanderförmig aufgebracht, und zwar in Längsrichtung sehr dünn und in den Umkehrschleifen, also in Querrichtung, sehr breit. Durch die Mäanderform erreicht man eine große wirksame Leiterlänge. Die Widerstandsänderung ist bei der Dehnung in Längsrichtung entsprechend hoch und bei etwaigen Querdehnungen sehr gering. Die Messstreifen müssen mit großer Sorgfalt auf das Messobjekt geklebt werden und erhalten zum mechanischen Schutz einen Kitt oder eine Metallkapsel. Der Sensor wird z. B. zur Luftdrucküberwachung an Druckweiterverarbeitungsmaschinen eingesetzt.
Kraftmessdosen mit Dehnungsmessstreifen enthalten je zwei Dehnungsmessstreifen, die auf Stauchung und auf Zug reagieren. Die Dehnungsmessstreifen sind auf einen Druckkörper aufgeklebt und erlauben Kräftemessungen bis über 1000 kN. Sie werden z. B. zur Kraftmessung an Prägepressen und als Wägezellen für elektronische Waagen verwendet.
Unter Temperatureinfluss ändert sich der Widerstandswert von Metallen und Halbleitern. Diese Eigenschaft wird beim Widerstandsthermometer ausgenutzt. Durch Messen des Widerstandes wird über eine geeichte Skala die Temperatur bestimmt.
Um Messfehler zu vermeiden, wird meist ein zweiter Sensor außerhalb des Messobjekts angebracht. An Druckweiterverarbeitungsmaschinen werden solche Messeinrichtungen zur Temperaturregelung (Sollwertgeber) bei der Hotmelt-Klebung verwendet, in Temperaturregelkreisen oder zur Feuchte- und Temperaturbestimmung in einem Papierstapel.
Der potentiometrische Sensor ermöglicht das Messen eines zurückgelegten Weges. Durch mechanisches Verschieben oder Verändern des Potentiometerabgriffs ändert sich die Spannung. Der Weg kann durch eine Spannungsmessung bestimmt werden. In der Druckweiterverarbeitung wird der potentiometrische Sensor verwendet, z. B. zur Steuerung des Sattels beim Planschneider.
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Sensoren mit Widerstandsänderungen
Viele physikalische Größen beeinflussen den Widerstand eines elektrischen Bauelements.
Beispiel: Material, Querschnitt und Länge eines Leiters bestimmen seinen elektrischen Widerstand. Deshalb können Sensoren die physikalischen Größen messen.
Sensoren mit Widerstandsänderungen sind:
- Widerstandssensoren
- Dehnungsmessstreifen
- Widerstandsthermometer
- potentiometrische Sensoren
Widerstandssensoren
Beispiele:
- Schalter in einem elektrischen Stromkreis:
Der Schalter ist geöffnet = großer (unendlicher) Widerstand.
Der Schalter ist geschlossen = kleiner (kein) Widerstand. - Widerstandssensoren bei Schutzvorrichtungen:
Der Planschneider schneidet nur, wenn man den Schalter der Zweihand-Schnittauslösung drückt. - Widerstandssensoren zur Kontrolle, z. B. ob genügend Klebstoff im Klebstoffbehälter ist.
Wenn es zu wenig Klebstoff gibt, dann ist der Widerstand unendlich und die Lampe geht aus.
Grund: Auch der Klebstoff zwischen den Elektroden leitet elektrischen Strom.
Abb. 2.6-6 Kontrolle der Klebstoffmenge
Dehnungsmessstreifen
Ein Dehnungsmessstreifen ist ein elektrisch leitender Draht. Der Draht dehnt sich durch mechanische Einflüsse wie Druck, Zug oder Torsion (Verdrehung). Durch die Dehnung wird der Draht verlängert und gleichzeitig im Querschnitt verkleinert. Deshalb ändert sich sein Widerstand.
Folien-Dehnungsmessstreifen
Man benutzt meist Folien-Dehnungsmessstreifen mit einem metallischen Messgitter, das in einem galvanischen Verfahren auf eine Trägerfolie aufgetragen wird.
Das Messgitter besteht aus vielen Windungen (= mäanderförmig):
- In Längsrichtung sind die Leitungswege sehr dünn.
- In Querrichtung sind die Leitungswege sehr breit.
- Durch diese Anordnung ist der Leiter sehr lang, auch auf der kleinen Fläche.
- Bei der Dehnung in Längsrichtung ändert sich der Widerstand viel.
- Bei der Dehnung in Querrichtung ändert sich der Widerstand wenig.
Die Messstreifen müssen sorgfältig auf das Mess-Objekt geklebt werden. Sie werden mit Kitt oder mit einer Metallkapsel geschützt.
Beispiel: Dehnungsmessstreifen kontrollieren den Luftdruck bei Maschinen der Druckweiterverarbeitung.
Abb. 2.6.-7: Folien-Dehnungsmessstreifen
Kraftmessdose mit Dehnungsstreifen
In Kraftmessdosen mit Dehnungsstreifen sind 2 Dehnungsmessstreifen. Sie reagieren auf Druck und auf Zug. Die Dehnungsmessstreifen sind auf einen Druckkörper aufgeklebt. Man kann mit ihnen Kräfte bis über 1000 kN messen.
Verwendung:
- Kraft an Prägepressen messen
- als Wägezellen für elektronische Waagen
Widerstandsthermometer
Die Temperatur beeinflusst den Widerstand von Metallen und Halbleitern. Widerstandsthermometer nutzen diese Eigenschaft von Metallen und Halbleitern. Sie messen den Widerstand und bestimmen die Temperatur über eine geeichte Skala. Meistens wird ein 2. Sensor außerhalb des Mess-Objekts angebracht, damit es keinen Messfehler gibt.
Verwendung:
- zur Temperatur-Regelung (Sollwertgeber) bei der Hotmelt-Klebung
- in Temperatur-Regelkreisen
- zur Bestimmung von Feuchte oder Temperatur in einem Papierstapel
Potentiometrische Sensoren
Mit dem potentiometrischen Sensor kann man einen zurückgelegten Weg messen. Wenn man den Potentiometer-Abgriff mechanisch verschiebt oder verändert, dann ändert sich die Spannung. Durch die Messung der Spannung kann man den Weg bestimmen.
Verwendung:
- zur Steuerung des Sattels beim Planschneider
Induktive Sensoren
Verwendet man statt einer Gleich- eine Wechselspannung, kommen Wechselstromwiderstände als Sensoren in Betracht. Sie werden als kapazitive und induktive Sensoren bezeichnet und finden sich vielfältig in Druckweiterverarbeitungsmaschinen. Induktive Sensoren beruhen auf einer Veränderung der Induktivität, der induktiven Kopplung oder der Wirbelstrombildung. In der Druckweiterverarbeitung finden besonders induktive Wegsensoren und Dickenmesssonden Verwendung.
In Klebebindeanlagen wird über sogenannte Induktivgeber in Form von Geberwellen (dies ist eine Welle mit Nocken) z. B. das Vorhandensein eines Buchblocks gemeldet. Dadurch werden Fotozellen aktiviert, die wiederum die exakte Positionierung melden. Abweichungen von eingegebenen Sollwerten (der Buchblock ist z. B. schief) führen, je nach Programmierung der Steuerung, zum Stoppen der Maschine oder zur Ausschleusung des fehlerhaften Buchblocks.
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Induktive Sensoren
Induktive Sensoren senden ein elektromagnetisches Feld aus. Wenn ein elektrisch leitendes Material (z. B. Metall) im Magnetfeld des induktiven Sensors ist, verändert sich ein elektrischer Wert. Die Veränderung erzeugt einen Schaltimpuls.
Induktive Sensoren werden in der Druckweiterverarbeitung oft verwendet, z. B. als induktive Weg-Sensoren und als Dicken-Mess-Sonden.
Aufgaben von induktiven Sensoren:
- Produkte oder Ereignisse zählen.
- Fehlerhafte Produkte mit einem Magnetventil aussortieren
Beispiel: Induktive Sensoren in Klebebinde-Anlagen
Geberwellen (= Welle mit Nocken) werden als Induktiv-Geber verwendet. Die Induktiv-Geber aktivieren Foto-Zellen. Diese melden die genaue Position, z.B. die Abweichung von den Soll-Werten, wenn ein Buchblock schief ist. Dann stoppt die Maschine oder der Buchblock wird ausgeschleust, je nach Programmierung der Steuerung.
Man kann auch nur die Produktlänge messen, wenn man die Fehl- und Doppelbogen-Kontrolle vorher entsprechend mechanisch einstellt. (Die Lücken zwischen den Produkten werden nicht gemessen).
Oder man kann die Produktdicke mit einer Höhenverstellung messen.
Bei der Wechselspannung kann man Wechselstrom-Widerstände als Sensoren benutzen. Wechselstrom-Widerstände bezeichnet man als kapazitive und induktive Sensoren.
Bei induktiven Sensoren verändert sich
- die Induktivität,
- die induktive Kopplung oder
- die Wirbelstrom-Bildung.
Kapazitive Sensoren
Kapazitive Sensoren reagieren auf Kapazitätsänderungen. Diese werden durch Veränderung der Elektrodenabstände oder des Dielektrikums (Material zwischen den Kondensatorplatten) hervorgerufen. Bei Flachstapelanlegern wird z. B. der kapazitive Sensor (Taster) zur Höhenfeststellung des Papierstapels eingesetzt. Bei Rundstapelanlegern steuern sie den Stapelvorschub zum Saugrad. Neuere Falzmaschinen verwenden Reflexionslichtschranken zur Überwachung des Bogendurchlaufs. Bei kapazitiven Drucksensoren ändern Druckkräfte den Abstand der Kondensatorplatten. Dadurch ändert sich der kapazitive Blindwiderstand des Sensors. Die Änderung wird über eine Wechselspannungsmessbrücke erfasst.
Für isolierende Flüssigkeiten verwendet man kapazitive Füllhöhenmesser. Die Behälterwand und eine eingeführte Elektrode wirken als Kondensatorplatten, die Flüssigkeit als Dielektrikum. Die Kapazität des Kondensators ist dann von der Füllhöhe der enthaltenen Flüssigkeit abhängig.
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Kapazitive Sensoren
Kapazitive Sensoren reagieren auf Änderungen der Kapazität (Leistungsvermögen, Fassungsvermögen). Die Kapazität ändert sich, wenn sich die Abstände der Elektroden verändern oder wenn sich das Dielektrikum verändert.
(Dielektrikum = Material zwischen den Kondensatorplatten).
Aufgaben von kapazitiven Sensoren (=Taster):
- Höhe des Papierstapels messen bei Flachstapel-Anlegern
- Stapelvorschub zum Saug-Rad steuern bei Rundstapel-Anlegern
- Reflexionslichtschranken überwachen den Bogendurchlauf bei neuen Falzmaschinen
Bei kapazitiven Drucksensoren ändern Druck-Kräfte den Abstand zwischen den Kondensatorplatten. Dadurch ändert sich der kapazitive Blindwiderstand des Sensors. Die Änderung wird über eine Wechselspannungsmessbrücke erfasst.
Kapazitive Füllhöhenmesser:
Für isolierende Flüssigkeiten verwendet man kapazitive Füllhöhenmesser.
Die Wand des Behälters und eine eingeführte Elektrode wirken als Kondensatorplatten. Die Flüssigkeit wirkt als Dielektrikum.
Die Füllhöhe der Flüssigkeit bestimmt dann die Kapazität des Kondensators.
Ultraschallsensoren
Ultraschallsensoren werden zur Distanzmessung, z. B. zur Stapelhöhenmessung im Bereich von 50 bis 2000 mm, eingesetzt. Sie arbeiten unabhängig von Material, Farbe und Oberflächenbeschaffenheit des Objekts und werden dort eingesetzt, wo optische Näherungsschalter wegen störendem Hintergrund nicht verwendet werden können.
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Ultraschall-Sensoren
Mit Ultraschall-Sensoren kann man Distanzen (Abstände) messen, z. B. Stapelhöhen zwischen 50 – 200 mm. Ultraschall-Sensoren arbeiten unabhängig von Material, Farbe und Oberfläche der Produkte.
Man verwendet Ultraschall-Sensoren, wenn man optische Näherungsschalter nicht verwenden kann, weil der Hintergrund stört, z. B. wegen Ablagerungen.
Aktive Sensoren
Thermoelemente bestehen aus zwei verschiedenen Metalldrähten (z. B. Eisen und Konstantan), deren Enden an einer Seite miteinander verlötet oder verschweißt sind. Erwärmt man die Verbindungsstelle, so kann man an den freien Enden eine Gleichspannung abnehmen. Die Thermospannung steigt mit wachsender Temperatur.
Piezoelektrische Sensoren erzeugen bei Belastung durch Zugkräfte, Druckkräfte oder Schubkräfte eine elektrische Ladung. Durch die Kraftwirkung werden die negativen Gitterpunkte gegen die positiven Gitterpunkte verschoben. An den Oberflächen der Kristallscheibe sind dann Ladungsunterschiede als Spannung zwischen den Belägen meßbar. Sie finden Verwendung als Piezodrucktaster (Folientasten). Das Tastelement besteht aus einer ca. 0,15 mm dünnen Piezokeramikfolie. Verformt man das Element um weniger als 15μm, so entsteht bereits ein genügend großes Signal zum Schalten zur Verfügung.
Induktionssensoren verwendet man in der Druckweiterverarbeitung in Form von Tachogeneratoren zur Drehzahlmessung von Maschinen. Sie sind wie Gleich- oder Wechselspannungsgeneratoren aufgebaut und werden häufig zusammen mit den Antriebsmotoren als ein Bauelement hergestellt. Kenngröße des Tachogenerators ist der Tachokoeffizient (KT). Man findet ihn z. B. beim Falzkleben in Falzmaschinen. Er sendet eine Spannung an das Steuergerät, was bewirkt, dass der Leimstrich auch bei wechselnden Falzgeschwindigkeiten mit gleichbleibender Länge aufgetragen wird.
Sensoren mit Fotoelementen werden beispielsweise in Feuersensoren der Brandmeldeanlagen verwendet. Das niederfrequente Flackern der Flamme wird mit Fotoelementen in ein Wechselspannungssignal umgewandelt und verstärkt. Ein nachfolgender Schwellwertschalter löst Alarm aus, wenn mehrere Sekunden flackerndes Licht auf das Fotoelement fällt. Fotosensoren werden auch zur Doppelbogenkontrolle an Falzmaschinen verwendet.
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Aktive Sensoren
Thermo-Elemente
Thermo-Elemente bestehen aus 2 verschiedenen Metalldrähten (z. B. Eisen und Konstantan). Die Enden der Metalldrähte sind an einer Seite miteinander verlötet oder verschweißt.
Wenn man diese Verbindungsstelle erwärmt, dann kann man an den freien Enden der Metalldrähte eine Gleichspannung abnehmen. Wenn die Temperatur steigt, steigt die Thermospannung.
Piezoelektrische Sensoren
Piezoelektrische Sensoren erzeugen bei Belastung durch Zugkräfte, Druckkräfte oder Schubkräfte eine elektrische Ladung. Wenn auf die Piezokristalle Kraft einwirkt, dann werden im Kristallgitter negative Gitterpunkte gegen positive Gitterpunkte verschoben. An den Oberflächen der Kristallscheibe kann man dann Ladungsunterschiede als Spannung zwischen den Belägen messen.
- Piezoelektrische Sensoren gibt es als Piezodrucktaster (=Folientasten).
- Das Tastelement besteht aus einer ca. 0,15 mm dünnen Piezokeramikfolie.
Wenn man das Element um weniger als 15μm verformt, so bekommt man schon ein genügend großes Signal zum Schalten.
Induktionssensoren
Mit Induktionssensoren misst man die Drehzahl von Maschinen. Induktionssensoren sind Tachogeneratoren. Sie sind wie Gleich- oder Wechselspannungsgeneratoren aufgebaut. Induktionssensoren werden oft zusammen mit den Antriebsmotoren als ein Bauelement hergestellt.
- Der Tachokoeffizient (KT) ist die Kenngröße des Tachogenerators.
- Tachogeneratoren benutzt man in Falzmaschinen beim Falzkleben.
Der Tachogenerator sendet eine Spannung an das Steuergerät. Dadurch wird der Leimstrich mit immer gleicher Länge aufgetragen, auch wenn sich die Falzgeschwindigkeiten verändern.
Sensoren mit Fotoelementen
Sensoren mit Fotoelementen verwendet man z. B.
- in Feuersensoren von Brand-Meldeanlagen,
- an Falzmaschinen zur Doppelbogen-Kontrolle.
Bei einem Feuer wird das niederfrequente Flackern der Flamme mit Fotoelementen in ein Wechselspannungs-Signal umgewandelt und verstärkt. Wenn mehrere Sekunden flackerndes Licht auf das Fotoelement trifft, dann löst ein Schwellwert-Schalter Alarm aus.
Optoelektronische Sensoren
Optoelektronische Sensoren spielen in der Druckweiterverarbeitung eine besonders große Rolle. Fotosensoren werden als Näherungsschalter oder in Form von Reflexionslichtschranken eingesetzt. Optoelektronische Sensoren bestehen aus einem Sender, der gepulstes Infrarotlicht ausstrahlt, und einem Empfänger, der dieses Licht empfängt und in elektrische Signale umwandelt. Der optoelektronische Sensor trifft eine Auswertung zwischen „Licht empfangen“ und „kein Licht empfangen“. Durch Beeinflussung des optischen Strahlengangs können somit berührungslos mechanische Abläufe erfaßt, kontrolliert und gesteuert werden.
Der optoelektronische Näherungssensor dient zum Abtasten von seitlich und frontal anfahrenden Objekten und zur Hell-Dunkel-Unterscheidung. Er wird z. B. zur Abrisskontrolle oder zur Rollendickenkontrolle eingesetzt. Sender und Empfänger befinden sich im selben Gehäuse. Das zu delektierende Objekt (Papierband) wirkt selbst als Reflektor. Das Abtastverhalten ist dabei von der Größe und Oberflächenbeschaffenheit des Abtastobjekts abhängig.
Die Reflexions-Lichtschranke, auch fotoelektronischer Reflexionstaster genannt, wird zur Abtastung der Stapelhöhe und Zählung von Büchern z. B. in Klebebindemaschinen verwendet. Der Lichtstrahl wird vom Sender auf den Reflektor und von diesem zurück auf den Empfänger geworfen. Der Lichtweg wird vom Abtastobjekt (Buch) unterbrochen. Der Ausgang schließt, wenn das Buch den Lichtstrahl freigibt. Beim Falzkleben meldet der totoelektronische Reflexionstaster den Falzbogen, steuert den Vorlauf (z. B. 100 mm) und auch die Leimlänge (z. B. 120 mm). In Falzmaschinen steuert er das Falzschwert. Er meldet den Bogen an die Steuerung, die das Falzschwert zum richtigen Zeitpunkt absenkt. In Schuppen- und Stehendbogenauslegern steuern Reflexionstaster als Melder den Antrieb der Auslagebänder in Abhängigkeit von der Materialzuführung.
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Opto-elektronische Sensoren
Opto-elektronische Sensoren sind in der Druckweiterverarbeitung sehr wichtig. Man verwendet Fotosensoren für Näherungsschalter oder als Reflexions-Lichtschranken.
Opto-elektronische Sensoren bestehen aus
- Sender, der gepulstes Infrarotlicht ausstrahlt und
- Empfänger, der das Infrarotlicht empfängt und in elektrische Signale umwandelt.
Der optoelektronische Sensor unterscheidet zwischen „Licht empfangen“ und „kein Licht empfangen“. Man kann mechanische Abläufe ohne Berührung erfassen, kontrollieren und steuern, wenn man den optischen Strahlengang (=Licht) beeinflusst.
Opto-elektronische Näherungssensoren
Aufgaben von opto-elektronischen Näherungssensoren:
- Abtasten von Objekten, die seitlich und frontal anfahren
- Hell-Dunkel-Unterscheidung
- Abrisskontrolle
- Kontrolle der Rollendicke
Sender und Empfänger sind im selben Gehäuse. Wenn z. B. ein Papierband gemessen wird, dann wirkt der Papierband selbst als Reflektor. Größe und Beschaffenheit der Oberfläche des Papierbandes beeinflussen das Abtast-Vverhalten.
Reflexions-Lichtschranke (= foto-elektronischer Reflexionstaster)
Man verwendet die Reflexions-Lichtschranke zum Abtasten der Stapelhöhe und zum Zählen von Büchern, z. B. in Klebe-Binde-Maschinen.
Bei der Reflexions-Lichtschranke bilden Sender und Empfänger eine Einheit.
- Der Sender wirft Licht auf den Reflektor,
der Reflektor wirft das Licht wieder zurück auf den Empfänger
(= Einheit aus Sender und Empfänger). - Der Lichtweg wird vom Abtast-Objekt (z. B. Buch) unterbrochen.
- Wenn das Buch den Lichtstrahl nicht mehr unterbricht, dann schließt der Ausgang.
Aufgaben der Reflexions-Lichtschranke:
- Falzbogen melden beim Falzkleben
- Vorlauf steuern (z.B. 100 mm)
- Leimlänge steuern (z.B. 120 mm)
- Falzschwert steuern in Falzmaschinen.
Der Reflexionstaster meldet den Bogen an die Steuerung.
Die Steuerung senkt dann das Falzschwert zum richtigen Zeitpunkt ab. - Antrieb der Auslagebänder steuern in Schuppen- und Stehendbogen-Auslegern, je nach Materialzuführung.
Reed Schalter
Beim Reedschalter wird ein bewegliches Kontaktelement durch ein Magnetfeld an ein starres Kontaktelement gedrückt. In der Druckweiterverarbeitung wird er hauptsächlich bei Schutzvorrichtungen eingesetzt. Er überprüft beispielsweise, ob ein Schutzgitter geschlossen ist.
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Reed Schalter
Beim Reed Schalter wird ein bewegliches Kontakt-Element durch ein Magnetfeld an ein starres Kontakt-Element gedrückt.
In der Druckweiterverarbeitung verwendet man den Reed Schalter meistens bei Schutzvorrichtungen.
Beispiel: Der Reed Schalter prüft, ob ein Schutzgitter geschlossen ist.
Intelligente Sensoren
Zunehmend werden in der Druckweiterverarbeitung intelligente Sensoren verwendet. Intelligente Sensoren bestehen aus dem eigentlichen Sensor, einer Auswertelektronik und einem Chip, der in der Lage ist, das vom Sensor gelieferte Signal zu verstärken und evtl. zu verformen. In Verbindung mit einem Mikrorechner können dann komplexe Steuerungen oder Korrekturen vorgenommen werden.
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Intelligente Sensoren
In der Druckweiterverarbeitung verwendet man immer öfter intelligente Sensoren.
Intelligente Sensoren bestehen aus
- Sensor
- Elektronik zum Auswerten
- Chip, der das vom Sensor gelieferte Signal verstärken oder verformen kann.
Wenn man intelligente Sensoren mit Mikro-Rechnern verbindet, dann kann man komplexe Steuerungen oder Korrekturen durchführen.