Lichtschranken erlauben die berührungslose Erkennung der Unterbrechung eines Lichtstrahls mit Hilfe eines optoelektronischen Systems. Sie bestehen aus dem Sender eines Lichtstrahls, für dessen Erzeugung häufig eine Leuchtdiode verwendet wird. Als Empfänger dient ein Fototransistor.

Schickt die Leuchtdiode einen Lichtstrahl auf den Fototransistor, wird dieser Strom leitend. Damit kann Strom fließen, der am Transistorausgang als elektrisches Signal weitergeleitet wird. Solange der Fototransistor von der Leuchtdiode kein Licht empfängt, kann kein Strom fließen und dem entsprechend kein aktives Signal. 


Je nachdem, ob eine Lichtschranke mit Licht im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich arbeiten soll, werden unterschiedliche Leuchtdioden für rotes oder infrarotes Licht benutzt. Typische Bauteile, die als Empfänger in Lichtschranken dienen, sind Fototransistoren, Fotodioden oder lichtempfindliche Widerstände. Lichtschranken können auch über weite Entfernungen arbeiten, benötigen dann jedoch zusätzliche Technik, um genügend starke Lichtleistung zur Verfügung zu haben oder um den Lichtstrahl optimal auf einen Empfänger auszurichten.

Eingesetzt werden Lichtschranken als Schalter oder Sensoren und haben deshalb ähnliche Funktion wie ein Relais. Im Vergleich zum traditionellen Relais bietet Lichtschranken jedoch den Vorteil, dass sie berührungslos arbeiten. So wird keine störanfällige Mechanik mehr benötigt, um elektrische Impulse bzw. Signale zu erzeugen. Außerdem werden die Schaltimpulse ohne träge Schaltmechanik in Echtzeit ausgeführt. Lichtschranken sind deshalb überall dort einsetzbar, wo berührungslose Schalter benötigt werden und finden zahlreiche unterschiedliche Anwendungen beim Steuern und Kontrollieren von Prozessen.

Bei Lichtschranken unterscheidet man hauptsächlich drei Bauarten: Einweglichtschranken, die Reflexlichtschranken und so genannte Lichtgitter. Bei Einweglichtschranken stehen sich der Sender und der Empfänger direkt gegenüber. Die Gabellichtschranke ist eine der häufigsten Bauformen der Einweglichtschranken. Ihren Namen verdankt sie ihrer Bauweise in Form einer Gabel. Die Leuchtdiode und der Fototransistor sind bei diesem Lichtschrankentyp auf den Innenseiten der Gabel angebracht. Die gabelförmige Bauweise erlaubt es, Bänder oder Scheiben durch die beiden Gabel-"Zinken" laufen bzw. rotieren zu lassen. Deshalb werden Gabellichtschranken mit Hilfe von Lochscheiben besonders häufig zur Messung von Drehzahlen eingesetzt und auch die Funktion von Bändern ist damit einfach zu überwachen. Ein unterbrochener Lichtstrahl meldet Betriebsbereitschaft, trifft der Lichtstrahl auf den Fototransistor, wird eine Störung signalisiert. Bei einer Reflexlichtschranke befinden sich Sender und Empfänger parallel nebeneinander. Bei diesem Prinzip erreicht der Lichtstrahl des Senders den Empfänger nicht direkt, sondern über einen Reflektor. Es wird besonders oft in so genannten Reflex Lichttastern verwendet, welche die Oberfläche von beliebigen Objekten als Reflektor nutzen. Reflexlichtschranken werden besonders häufig zur Kontrolle und Steuerung von Transportprozessen eingesetzt, aber auch in Scannern wird das Prinzip der Reflexlichtschranke verwendet, um Schriften, Formen, Positionierungen etc. zu erkennen. Wird die Lichtschrankentechnologie nicht mit einem, sondern mit mehreren parallelen Lichtstrahlen angewendet, spricht man von Lichtgittern oder Lichtvorhängen. Diese Technologie dient zur Überwachung größerer Flächen und dient vor allem für die Zugangskontrolle. Dementsprechend häufig finden sich Lichtgitter in sicherheitstechnischen Anwendungen.
 

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Buchliste: Lichtschranke.