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Glasfasersensoren
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In Anlagen, in denen elektromagnetische Störungen die Zuverlässigkeit herkömmlicher Sensoren beeinträchtigen, stellen Glasfasersensoren die am besten geeignete technische Lösung dar: Sie übertragen das Signal in Form von Licht und sind somit von Natur aus immun gegen EMI-Interferenzen, elektrostatische Entladungen sowie starke Magnetfelder, die von Umrichtern, Motoren und elektrischen Antrieben erzeugt werden. Elexonik bietet Installateuren, Wartungstechnikern und Einkaufsleitern einen strukturierten Katalog an Glasfasersensoren – Verstärker mit getrennter Faser, Einweg- und Reflexionslichtschranken, Fasern für enge Räume sowie Hochtemperaturanwendungen –, die aus den führenden Marken der Branche ausgewählt wurden und per Expressversand in 3, 5 oder 7 Werktagen geliefert werden.
Diese Kategorie ist Teil des umfassenderen Sortiments an Sensoren, das auf Elexonik im Katalog Steuerung und Automatisierung erhältlich ist. Das technische Team unterstützt Kunden bei der Überprüfung der Kompatibilität zwischen Verstärker und Faser, beim Lesen der Produktbezeichnungen und bei der Auswahl der korrekten Variante vor der Auftragsbestätigung: ein Pre-Sales-Beratungsservice, der für all jene gedacht ist, die es sich nicht leisten können, ein falsches Bauteil zu erhalten.
Wie funktioniert ein Lichtwellenleitersensor und wann ist er die richtige Wahl
Ein Lichtwellenleitersystem für die industrielle Sensorik besteht aus zwei getrennten Komponenten: dem Verstärker, der das Lichtsignal erzeugt und auswertet, und dem Glasfaser-Sensorkopf, der das Licht zum Messpunkt leitet und das reflektierte Signal wieder aufnimmt. Diese Trennung bietet einen entscheidenden praktischen Vorteil: Der Verstärker, der die gesamte empfindliche Elektronik enthält, kann in einem geschützten Bereich im Schaltschrank installiert werden, während nur die Glasfaser – kompakt, flexibel und frei von aktiven Schaltkreisen – im Einsatzbereich platziert wird, selbst wenn dieser Vibrationen, Feuchtigkeit, Lösungsmitteln oder hohen Temperaturen ausgesetzt ist.
Die Lichtwellenleitertechnologie ist in drei typischen Szenarien die erste Wahl: Anlagen mit starken elektromagnetischen Störungen (Schweißzellen, Schaltschränke mit Frequenzumrichtern, Induktionsanlagen), Anwendungen in Räumen, die für Standardsensoren physisch unzugänglich sind (Zwischenräume in Blechen, Spritzgussbereiche für Kunststoffe, Führungsschienen mit engen Teilungen) sowie Umgebungen mit Betriebstemperaturen, die die Grenzen herkömmlicher Kunststoffköpfe überschreiten. In diesen Kontexten ist der Lichtwellenleiter nicht nur eine Alternative, sondern oft die einzig technisch praktikable Lösung.
Wichtigste im Katalog erhältliche Typen
Einweg-Lichtwellenleiter verwenden zwei getrennte Elemente – Sender und Empfänger auf gegenüberliegenden Seiten –, um die Unterbrechung des Lichtstrahls zu erkennen. Sie eignen sich für die Erkennung transparenter oder semitransparenter Objekte, zur Anwesenheitskontrolle auf Verpackungsbändern und für Hochfrequenz-Zählungen. Reflexions-Lichtwellenleiter nutzen ein einziges Element mit nebeneinanderliegendem Sender und Empfänger: Sie erkennen die Anwesenheit durch diffuse Reflexion am Objekt (Näherungsschalter) oder durch Reflexion an einem speziellen Reflektor (Reflexions-Lichtschranken). Diese zweite Konfiguration bietet größere Reichweiten und ein stabileres Ansprechverhalten bei Oberflächen mit geringem Reflexionsgrad.
Zur Erfassung von Vibrationen und mechanischer Verformung arbeiten faseroptische Vibrationssensoren ohne bewegliche Teile und ohne elektrische Versorgung am Messpunkt, was sie für ATEX-Zonen und explosionsgefährdete Umgebungen geeignet macht, in denen konventionelle Vibrationssensoren spezielle Zenerbarrieren oder galvanische Trenner erfordern würden. Die Wahl zwischen den verschiedenen Konfigurationen hängt von der spezifischen Anwendung ab: Das Team von Elexonik unterstützt Sie bei dieser Überprüfung konkret vor der Bestellung.
So wählen Sie den richtigen Lichtwellenleitersensor: operative Auswahlkriterien
Die Auswahl eines Lichtwellenleitersystems erfordert eine Abfolge von Prüfungen, die über die reine Modellauswahl hinausgeht. Wer diese Auswahl bereits für reale Anlagen getroffen hat, weiß, dass das Auslassen nur eines dieser Schritte fast immer zu Inkompatibilität oder einer unter den Erwartungen bleibenden Leistung führt.
Prüfkriterien vor der Bestellung
Überprüfen Sie die Kompatibilität zwischen Verstärker und Glasfaser. Nicht alle Glasfasern sind zwischen Verstärkern verschiedener Marken oder Serien austauschbar. Der Kerndurchmesser der Faser (typischerweise 0,5 mm, 1 mm oder größer), der Steckertyp und die Art des Anschlusses müssen mit den Spezifikationen des Verstärkers übereinstimmen. Bestellen Sie Glasfaser und Verstärker immer unter Prüfung der vom Hersteller angegebenen Kompatibilität, verlassen Sie sich nicht nur auf die visuelle Ähnlichkeit des Steckers.
Prüfen Sie die tatsächliche Reichweite in Abhängigkeit von der erfassten Oberfläche. Die in den Datenblättern angegebene Nennreichweite bezieht sich auf Standardbedingungen (weiße Oberfläche, hoher Reflexionskoeffizient). Auf dunklen, matten metallischen Oberflächen oder Materialien mit geringem Reflexionsvermögen kann die reale Reichweite deutlich sinken. Bei Anwendungen auf schwarzen Bändern oder absorbierenden Materialien prüfen Sie die garantierte Mindestreichweite unter den ungünstigsten Bedingungen der Anlage.
Stellen Sie den Temperaturbereich der gesamten Kette sicher. Der Verstärker verfügt in der Regel über einen Standard-Betriebsbereich (-10/+55 °C oder ähnlich), aber der Faserkopf kann in einer Hochtemperaturversion erhältlich sein (bis zu 250-300 °C für Quarzfasern). Wenn die Anwendung hohe Temperaturen am Messpunkt beinhaltet, stellen Sie sicher, dass der Kopf für diesen Bereich zertifiziert ist und die Verbindung zum Verstärker keinen thermischen Flaschenhals darstellt.
Bewerten Sie die erforderliche Schaltfrequenz. Für Hochgeschwindigkeits-Zählanwendungen (z. B. Zählen von Elementen auf Abfüll- oder Stanzlinien) überprüfen Sie die Ansprechfrequenz des Verstärkers: Einige Basismodelle haben Schaltfrequenzen im kHz-Bereich, während Hochpräzisionsanwendungen Verstärker mit Ansprechzeiten im Bereich von Dutzenden kHz erfordern können. Dieser Parameter wird bei der Auswahl oft unterschätzt.
Prüfen Sie den Ausgangstyp des Verstärkers und die Kompatibilität mit der Steuerung. Die verfügbaren Ausgänge sind typischerweise NPN oder PNP, Transistorausgänge oder Relais, mit Schließer- (NO) oder Öffnerlogik (NC). Die Wahl hängt vom Eingang der SPS oder des Steuerungssystems ab, an den der Verstärker angeschlossen ist. Ein Verstärker mit NPN-Ausgang ist ohne Schaltungsanpassung nicht direkt mit einem SPS-Eingang kompatibel, der eine PNP-Quelle erfordert.
Für Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen prüfen Sie die ATEX-Zertifizierung der Glasfaser. Der Verstärker muss außerhalb der Gefahrenzone installiert werden, aber der Faserkopf muss bei Installation in einer Ex-Zone gemäß Richtlinie 2014/34/EU zertifiziert oder als eigensicher geprüft sein. Nicht alle faseroptischen Sensorköpfe verfügen über eine ATEX-Zertifizierung: Prüfen Sie dies vor der Installation.
Häufige Fehler bei der Auswahl und dem Austausch von Lichtwellenleitersensoren
Die meisten Auswahlfehler in dieser Kategorie resultieren nicht aus mangelnder Kompetenz, sondern aus unvollständigen Informationen bei der Bestellung oder scheinbar logischen Vereinfachungen, die in der Realität zu Inkompatibilitäten führen.
Der Fehler der "optisch identischen" Glasfaser
Ein häufiger Fall betrifft den Austausch von Lichtwellenleitern an bestehenden Verstärkern. Der Instandhalter bestellt eine Faser, die der vorherigen in Form und Stecker identisch scheint, jedoch einen leicht abweichenden Kerndurchmesser oder Anschlusstyp aufweist. Das Ergebnis ist, dass der Verstärker die erwartete Schaltschwelle nicht erreicht, weil das aufgefangene Lichtsignal unzureichend ist, oder dass der Stecker zwar physisch passt, aber eine schlechte optische Kopplung aufweist. Wenn uns ein Kunde wegen eines Glasfaserersatzes an einem bestehenden Verstärker kontaktiert, prüft das Elexonik-Team als Erstes die vollständige Artikelnummer der Originalfaser und die Kompatibilitätstabelle des Verstärkers, nicht nur den Steckertyp.
Unterschätzung des Krümmungseffekts auf die Faser
Wer an Anlagen mit sehr begrenztem Platz arbeitet, neigt dazu, die Faser mit kleineren Biegeradien als den zulässigen Minimumradien zu biegen, im Glauben, die Faser halte aufgrund ihrer Flexibilität jeden Weg aus. In Wirklichkeit haben PMMA-Kunststofffasern einen Mindestbiegeradius, dessen Missachtung eine seitliche Lichtstreuung und eine fortschreitende Verschlechterung des Signals bis hin zum Verlust der Schaltfunktion verursacht. Quarzfasern vertragen kleinere Radien, sind aber spröder und teurer. Die Überprüfung des physischen Faserverlaufs vor der Bestellung ist ein notwendiger, kein optionaler Schritt.
Faseroptische Vibrationssensoren: welche Wahl und wann
Zur Erfassung und Messung von Vibrationen an Industriemaschinen werden faseroptische Vibrationssensoren manchmal ausgewählt, ohne den tatsächlich messbaren Frequenzbereich zu prüfen. Ein für niedrige Frequenzen optimierter Vibrationssensor (Strukturüberwachung, langsame Maschinen) eignet sich nicht zur Erkennung hochfrequenter Vibrationen, die durch beschädigte Lager oder verschlissene Werkzeuge erzeugt werden. Prüfen Sie immer, ob der Frequenzbereich des Vibrationssensors die charakteristischen Frequenzen des zu überwachenden Prozesses abdeckt.
Reale Anwendungen: Wo werden Lichtwellenleitersensoren eingesetzt
Schweißzellen und Induktionsanlagen
In robotergestützten Schweißzellen und Induktionserwärmungsanlagen machen die erzeugten elektromagnetischen Felder konventionelle photoelektrische Sensoren unzuverlässig, da sie zufällig schalten oder instabile Ausgangssignale liefern. Lichtwellenleitersensoren, die von Natur aus immun gegen EMI-Störungen sind, sind die Standardlösung zur Anwesenheitserkennung von Werkstücken, zur Überprüfung der Elektrodenposition und zur Zykluskontrolle. Baumer und BALLUFF verfügen über spezifische Sortimente für diese Anwendungen, mit Verstärkern mit hoher Verstärkung und hochtemperaturisolierten Glasfasern, die mit technischer Vorab-Support-Beratung zur Prüfung der Kompatibilität mit der bestehenden Anlage bestellbar sind.
Hochgeschwindigkeits-Verpackungslinien
In automatischen Verpackungslinien erfordern das Zählen und die Anwesenheitsprüfung von Objekten bei hoher Geschwindigkeit Sensoren mit höheren Ansprechfrequenzen, als sie Standard-Lichtschranken bieten. Einweg-Lichtwellenleiter bieten Ansprechzeiten im Mikrosekundenbereich, die für das Zählen von Kapseln, Blistern und Behältern auf pharmazeutischen und Lebensmittel-Hochleistungslinien geeignet sind. Omron und Panasonic bieten Verstärker mit Auto-Tuning-Funktionen und Driftkompensation an, die die Inbetriebnahme auf Linien mit variablen Oberflächeneigenschaften der Produkte vereinfachen.
Spritzguss- und Pressmaschinen
Bei Spritzguss- und Stanzmaschinen werden Hochtemperatur-Glasfaserköpfe direkt in Bereichen nahe der Formen installiert, wo die Betriebstemperaturen 200 °C überschreiten können. Die Trennung zwischen Kopf und Verstärker ist hier eine funktionale Anforderung, keine bloße Designpräferenz: Kein integrierter Sensor kann bei diesen Temperaturen zuverlässig arbeiten. Die korrekte Positionierung der Formen, die Überprüfung des Teileauswurfs und die Anwesenheitskontrolle von Metalleinlegeteilen sind die häufigsten Anwendungen in diesem Sektor.
Überwachung von Strukturen und verteilten Anlagen
Faseroptische Vibrations- und Dehnungssensoren finden Anwendung bei der strukturellen Überwachung von Brücken, Eisenbahntunneln und Strukturen, die variablen Lasten ausgesetzt sind, wo die Möglichkeit, die Sensorköpfe über kilometerlange Strecken mit einer einzigen Glasfaser zu verteilen, die Verkabelungskosten drastisch senkt. In diesen Anlagen eliminiert die Abwesenheit elektrischer Versorgung am Messpunkt das Risiko von Interferenzen mit Metallstrukturen und ermöglicht die Installation in ansonsten sicherheitskritischen Bereichen.
Kompatibilität, Zubehör und Ersatzteile für Lichtwellenleitersensoren
Lichtwellenleitersensoren arbeiten immer als System: Verstärker, Glasfaser und, wo erforderlich, Reflektor oder Spiegel. Vor Abschluss der Bestellung muss die Kohärenz des gesamten Systems überprüft werden, nicht nur des einzelnen Bauteils.
Ersatzglasfasern müssen mit der vollständigen, zum installierten Verstärker kompatiblen Artikelnummer ausgewählt werden: Bei einem Austausch an bestehenden Anlagen prüft das Elexonik-Team die Kompatibilität vorab, auch für abgekündigte Komponenten, die eine Identifizierung aktualisierter Äquivalente erfordern. Anschlussstücke, Befestigungshalterungen und mechanische Schutzschläuche für die Glasfaser vervollständigen die Installation und sind als spezifisches Zubehör für jede Baureihe erhältlich.
Für Anwendungen, die eine Erfassung an mehreren Punkten mit einem einzigen Verstärker erfordern, sind optische Verteiler erhältlich, die das Multiplexing des Signals auf mehrere Glasfasern ermöglichen. Für Anwendungen, die eine Integration in logische Steuerungssysteme benötigen, ergänzt die Kategorie SPS, HMI und Datenanalyse das Ökosystem mit Controllern und Kommunikations-Gateways. Die Kategorien Lichtschranken und Lichtvorhänge decken den Erfassungsbedarf in Anwendungen ab, in denen elektromagnetische Interferenzen kein kritischer Faktor sind, während Vibrationssensoren und Drucksensoren die Abdeckung der messbaren physikalischen Variablen im industriellen Umfeld vervollständigen.
Normen und Zertifizierungen für industrielle Lichtwellenleitersensoren
In Industrieanlagen installierte Lichtwellenleitersensoren müssen spezifische regulatorische Anforderungen in Abhängigkeit vom Anwendungskontext erfüllen. Die Norm IEC 61496 definiert die Sicherheitsanforderungen für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (ESPE), eine Kategorie, die optische Erfassungssysteme in Sicherheitsanwendungen einschließt: Die Konformität mit dieser Norm ist durch die technische Dokumentation des Herstellers überprüfbar und muss vor der Integration in Sicherheitskreise geprüft werden.
Für Anwendungen in Bereichen mit explosionsgefährdeter Atmosphäre definiert die ATEX-Richtlinie 2014/34/EU die in den verschiedenen Risikozonen zulässigen Gerätekategorien: Glasfaser-Sensorköpfe ohne aktive Komponenten sind für viele Ex-Zonen grundsätzlich geeignet, aber die Prüfung muss von Fall zu Fall auf Basis der Zoneneinstufung und des Fasertyps erfolgen. Das technische Team von Elexonik unterstützt Kunden bei der Überprüfung der normativen Konformität der ausgewählten Instrumente in Bezug auf die Anforderungen der spezifischen Anwendung.
Für funktionale Sicherheitsanwendungen müssen faseroptische Vibrationssensoren, die zur Zustandsüberwachung an Maschinen mit Sicherheitsfunktion bestimmt sind, gemäß EN ISO 13849-1 oder IEC 62061 in Bezug auf das erforderliche Performance Level oder Safety Integrity Level der Risikoanalyse der Anlage bewertet werden.
Verfügbare Marken für Lichtwellenleitersensoren
- BALLUFF - Verstärker und Glasfasern zur Näherungs- und Anwesenheitserkennung in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Störungen, einschließlich Schweißzellen und Induktionsanlagen. Die BOF-Reihe deckt Einweg- und Reflexionskonfigurationen mit NPN/PNP-Ausgängen und Auto-Tuning-Funktionen ab, im Katalog erhältlich mit technischem Vorab-Support zur Kompatibilitätsprüfung an bestehenden Anlagen.
- Sick - Lichtwellenleitersysteme für Hochfrequenz-Erkennung und Zählanwendungen auf Produktionslinien mit hoher Taktung, mit Verstärkern der WLL-Serie und Glasfasern für hohe Temperaturen bis zu 250 °C. Häufig von OEMs und Systemintegratoren im Verpackungs- und Automotive-Sektor bestellte Lösungen.
- Baumer - Lichtwellenleitersensoren mit hochverstärkenden Verstärkern zur Erkennung von Objekten mit geringem Reflexionsgrad und dunklen Oberflächen, mit spezifischen Reihen für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Erhältlich mit Zertifizierungen für hygienische Umgebungen und mit IP67-Schutz am Verstärker.
- Turck - Verstärker und Faserköpfe für Anwendungen in engen Räumen und schwierigen Umgebungsbedingungen, mit flexiblen Glasfasern kleinen Durchmessers für die Installation in Führungen und Rutschen mit engen Teilungen. Lösungen mit definierten Lieferzeiten und vollständiger technischer Dokumentation für die Inbetriebnahme verfügbar.
- Telemecanique Sensors - Reihe von Lichtwellenleitersensoren für Anwesenheitserkennung und Positionsüberprüfung in Industrieautomatisierungsanlagen, mit nativer Integration in die Steuerungsinfrastrukturen von Schneider Electric. Empfohlen für Installateure und Instandhalter, die an Anlagen mit bereits vorhandener Überwachungsinfrastruktur arbeiten.
Häufige Fragen zu Lichtwellenleitersensoren: Einkaufsleitfaden
Wie prüft man die Kompatibilität zwischen einem vorhandenen Lichtwellenleiterverstärker und einer Ersatzglasfaser?
Der erste zu prüfende Parameter ist der Kerndurchmesser der Faser: Der Wert muss exakt mit den Spezifikationen des Verstärkers übereinstimmen, da ein Kern mit geringerem Durchmesser die Menge des eingekoppelten Lichts reduziert und das Schalten unter realen Arbeitsbedingungen verhindern kann. Das zweite Element ist der Steckertyp: Auch wenn er visuell ähnlich ist, kann der Stecker einer Faser einer anderen Marke leicht abweichende Maßtoleranzen oder Kopplungsgeometrien aufweisen, was zu einer Verschlechterung des Signals führt. Der dritte Parameter ist das Fasermaterial: PMMA für Standard-Umgebungstemperatur, Quarzglas für Hochtemperaturanwendungen. Senden Sie vor dem weiteren Vorgehen die vollständige Artikelnummer des Verstärkers und der bestehenden Faser an das Elexonik-Team: Wir prüfen die vom Hersteller angegebene Kompatibilität, bevor wir den Auftrag bestätigen.
Was ist der Unterschied zwischen einer Einweg-Lichtschranke und einer Reflexions-Lichtschranke und wann lohnt sich die Wahl des einen oder anderen Typs?
Die Einweg-Lichtschranke verwendet Sender und Empfänger auf gegenüberliegenden Seiten: Die Schaltung erfolgt durch Unterbrechung des Strahls. Dies ist die zuverlässigste Konfiguration zur Erkennung transparenter, semitransparenter oder spiegelnder Objekte, da die Schaltung nicht von der Reflexionsfähigkeit der Oberfläche abhängt. Sie erfordert jedoch die Verkabelung zweier getrennter Elemente und deren mechanische Ausrichtung. Die Reflexions-Lichtschranke hat Sender und Empfänger im gleichen Element: Sie ist einfacher zu installieren, aber Reichweite und Schaltschwelle hängen von der Reflexionsfähigkeit der erfassten Oberfläche ab. Bei dunklen Oberflächen oder absorbierenden Materialien kann die effektive Reichweite drastisch gegenüber dem Nennwert sinken. Die Wahl hängt daher von der Zugänglichkeit auf beiden Seiten des Erfassungsbereichs und den Oberflächeneigenschaften der zu erfassenden Objekte ab.
Ist es möglich, bei Elexonik eine abgekündigte Glasfaser oder einen Verstärker durch ein kompatibles Äquivalent zu ersetzen?
Ja, das Management abgekündigter Komponenten gehört zu den Dienstleistungen, die das Elexonik-Team konkret anbietet. Wenn uns ein Kunde mit der Artikelnummer eines nicht mehr verfügbaren Verstärkers oder einer Glasfaser kontaktiert, prüfen wir die Maßkompatibilität des Steckers, den Kerndurchmesser, den Ausgangstyp und die äquivalenten Funktionen im aktuellen Katalog. In vielen Fällen gibt es kompatible Ersatzprodukte mit demselben Fasertyp und denselben Erfassungseigenschaften, aber anderer Artikelnummer: Unser Team identifiziert die korrekte Variante und prüft bei Bedarf auch die Verfügbarkeit der aktualisierten technischen Dokumentation für die Inbetriebnahme. Sie können uns direkt über die Kontaktseite für eine Überprüfung vor Auftragserteilung kontaktieren.
Können faseroptische Vibrationssensoren in explosionsgefährdeten Bereichen ohne zusätzliche Sicherheitsbarrieren verwendet werden?
Glasfaser-Sensorköpfe ohne aktive elektronische Komponenten am Messpunkt sind für die Installation in vielen Ex-Zonen gemäß ATEX-Richtlinie 2014/34/EU grundsätzlich geeignet, ohne dass zusätzliche Zenerbarrieren oder galvanische Trenner im Faserkreis erforderlich sind. Der Verstärker hingegen muss außerhalb der Gefahrenzone installiert werden. Die formale Konformität für die Installation in einer Ex-Zone erfordert jedoch die Prüfung des Einzelfalls basierend auf der Zoneneinstufung, der Gasgruppe und der erforderlichen Gerätekategorie: Nicht alle im Katalog verfügbaren Glasfasern haben spezifische ATEX-Dokumentationen. Das Elexonik-Team unterstützt die Überprüfung der regulatorischen Konformität vor der Bestellung für Anwendungen in Gefahrenbereichen.
Technischer Support, Kundendienst und Versand für Glasfasersensoren
Elexonik unterstützt Installateure, Wartungstechniker und Einkaufsleiter bei der Auswahl von Glasfasersensoren mit qualifizierter Unterstützung, sowohl in der technischen Bewertungsphase als auch bei dringendem Ersatzbedarf in laufenden Produktionsanlagen. Um die Kompatibilität zwischen Verstärker und Glasfaser zu prüfen, ein Äquivalent für ein abgekündigtes Bauteil zu identifizieren oder Unterstützung beim Lesen einer Produktbezeichnung zu erhalten, können Sie uns über die Kontaktseitekontaktieren oder uns für eine schnelle Antwort direkt auf WhatsApp schreiben.
Neben der Lieferung von Neuteilen bieten wir einen Reparatur- und technischen Kundendienstfür zahlreiche Industriekomponenten an, einschließlich Glasfaserverstärker und Erkennungssysteme: eine konkrete Option, wenn ein Maschinenstillstand keine Wartezeiten für ein nicht sofort verfügbares Ersatzteil zulässt. Alle Details finden Sie auf der Seite für Reparaturen und technischen Kundendienst.
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