Zukunftstechnik PMD-Sensoren von Tim Bartl Die PMDLine von ifm electronic ist die revolutionäre Alternative zu Lichttastern und Lichtschranken. Die Lichtlaufzeitmessung eröffnet ungeahnte Möglichkeiten zum Preis herkömmlicher optischer Näherungsschalter – welche das genau sind, ließ sich K&E von Michael Paintner, Unternehmensbereichsleiter bei ifm, im Detail erklären.

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1 | Punktgenaue Abstander-fassung mittels lichtlaufzeit-messung.

Foto: ifm

chaut man in der Geschichte zurück, so ist in den unter-schiedlichsten Bereichen der Wissenschaft der Erkennt-nisgewinn vielfach erst durch optische Technologien

möglich geworden. Dies mag damit zusammenhängen, dass die visuelle Wahrnehmung für den Menschen im Kontext aller Sinne von herausragender Bedeutung ist“, holt Michael Paint-ner aus und ergänzt zum Status Quo der optischen Sensoren: „Lichtschranken werden seit Jahrzehnten zur berührungslosen Positionserfassung in der Automatisierungstechnik eingesetzt – eine reife Technologie bietet vergleichsweise hohe Reichweiten und ein gutes Preis- / Leistungsverhältnis.

Drei Systeme bestimmen die Produktlandschaft

Heute bestimmen im Wesentlichen drei Systeme bestehend aus Einweglichtschranken, Reflexlichtschranken und Licht-tastern die Produktlandschaft und werden durch zusätzliche Technologien wie Hintergrundausblendung, innovative Be-leuchtungstechnik oder die Verwendung von optischen Filtern ergänzt und damit die Zuverlässigkeit der Systeme in der Appli-kation verbessert.“ In vielen Anwendungen der Fördertechnik und des Material Handlings ist es wichtig, die Anwesenheit eines Objekts sicher zu erfassen. Für diese Aufgabe stehen prinzipiell viele verschiedene Sensoren zur Verfügung, die mit unterschiedlichen Messmethoden arbeiten. So genannte Photomischdetektoren (PMD-Sensoren), die auf einer Licht-laufzeitmessung basieren, bieten hier besonders viele Vorteile zu einem niedrigen Preis. Die ifm electronic gmbh stellt jetzt neue PMD-Sensoren vor, die im Preis vergleichbar mit her-kömmlichen optischen Näherungssensoren sind und damit viele Anwendungen für diese Technologie erschließen.

PMD eröffnet viele neue Möglichkeiten

Schon seit 2005 setzt ifm PMD Chips ein, u.a. im efector pmd. Die neuen Photomischdetektoren aus der Serie PMDLine bieten umfassende Möglichkeiten für den Einsatz in Appli-kationen, die bisher nicht erreichbar waren. Die ifm electro-nic verwenden das Chipdesign von der pmdtechnologies – ein Unternehmen, das seit Januar 2013 vollständig zur ifm-Unternehmensgruppe gehört. Dieser technologische Zukauf ermöglicht die sehr hohe Integration der Technologie in die

Michael Paintner:

„Das Besondere an der PMD-Technologie ist,

dass Empfangselement und Signalauswertung auf einem Opto-ASIC

integriert sind.“

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ifm-Sensoren. Dadurch können die vielfältigen Vorteile der PMD-Sen-soren jetzt auch in Anwendungen zum Einsatz kommen, die bisher anderen Sensortypen vorbehalten waren.

Kaum zu übertreffende genauigkeit und Reichweite

PMD-Sensoren messen die Zeit, die ausgesendetes Laserlicht vom Sen-sor zum Objekt und wieder zurück benötigt. „Diese Laufzeitmessung ist extrem genau, sodass sich der Abstand zum Objekt exakt bestim-men lässt. Um die Laufzeitmessung zu realisieren, wird das Licht einer Laserdiode frequenzmoduliert. Der Sensor misst dann die Phasenver-schiebung des reflektierten Lichts und kann so die Laufzeit und damit den Abstand sehr genau bestim-men“, erklärt Michael Paintner. Neben der hohen Genauigkeit bie-ten PMD-Sensoren viele weitere Vorteile. Im Vergleich zu optischen Lichttastern ist dies vor allem die sehr große Reichweite. Mit der neuen Sensorfamilie lassen sich beispielsweise Reichweiten von bis zu zwei Metern erzielen. Dadurch können auch schwierige Anwen-dungen, wie die oben beschriebene, problemlos realisiert werden. Dank der zuverlässigen Hintergrundaus-blendung messen die Sensoren der PMDLine die Entfernung zu glän-zenden, matten, dunklen oder auch hellen Objekten – egal welcher Far-be. Der beliebige Einfallswinkel ge-stattet beliebige Einbaupositionen. Das vereinfacht die Montage und spart Kosten.

einfache Montage und gutes Preis-leistungsverhältnis

Die beiden neuen PMD-Senso-ren O5D und OID sind vom Preis durchaus vergleichbar mit her-kömmlichen optischen Nähe-rungsschaltern. Damit kann diese innovative Technologie auch bei vielen preissensitiven Anwendun-gen zum Einsatz kommen. Auch die Bauform entspricht in etwa der von

optischen Standardsensoren. Der O5D ist 56 x 18,2 x 46,5 mm groß und lässt sich mit dem optional erhältlichen Befestigungs-zubehör einfach montieren. Der OID kann einfach über das M30-Gewinde des Gehäuses befestigt werden.

Zwei verschiedene Bedienkonzepte

Neben der Bauform unterscheiden sich die beiden neuen PMD-Sensoren auch im Bedienkonzept. Beim O5D lässt sich der Schaltpunkt über zwei Tasten bequem und intuitiv einstellen. Ein integriertes Display zeigt dabei den aktuell eingestellten Wert in Zentimetern an. Der Schaltpunkt des OID wird über einen Stellring (Easy-turn) festgelegt, auf dessen Skala der Wert abgelesen werden kann.

inbetriebnahme einfach und intuitiv

Auch die Inbetriebnahme ist vergleichsweise einfach. Bei her-kömmlichen optischen Sensoren muss der Schaltpunkt in der Anwendung eingestellt werden, wozu unter anderem das reale zu erfassende Objekt benötigt wird. Viel einfacher geht dies bei den PMD-Sensoren, bei denen der Schaltabstand schon vor der Inbetriebnahme einfach eingestellt werden kann. Diesen kann der Anwender entweder ausmessen oder auch direkt aus der 3D-Konstruktionszeichung entnehmen. Die Einstellung ist ein-fach und intuitiv. Entweder als Zentimeter-Wert per „+ /-“-Taster

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3 | Das kompakte on-chip-Design machts möglich: lichtlaufzeitmessung in

der größe und zum Preis herkömmlicher Standard-

Sensorik.

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oder per Dreh am Stellring. Bei Letz-terem kann der Schaltpunkt sogar ohne anliegende Betriebsspannung eingestellt werden, beispielsweise noch vor der Montage. Die neuen PMD-Sensoren sind mit einer IO-Link-Schnittstelle ausgestattet, über die sich beispielsweise die aktuellen Entfernungswerte ausle-sen lassen. „Das Besondere an der PMD-Tech-nologie ist, dass Empfangselement und Signalauswertung auf einem Opto-ASIC integriert sind. Das re-duziert signifikant die Kosten für die Systemtechnik. Übrigens: ifm electronic ist das erste Unterneh-men im Markt, das die PMD-Tech-nologie in Standardlichtschranken umsetzt. Über diese Schnittstel-le lassen sich auch verschiedene Einstellungen vornehmen. So kann zum Beispiel der Laser ausgeschal-tet werden, wenn der Sensor nicht benötigt wird“, so Michael Painter zum Schluss. W www.ifm.com

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4 | lichtlaufzeit-messung ganz ein-fach: Schaltpunkt-

einstellung intuitiv per Drehring und

Skala.

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