Ist auf einer Leiterplatte ein einziges Bauteil defekt, ­funktioniert die gesamte Baugruppe nicht. Daher wird diese sowohl auf Fehler in Leiterbahnführungen als auch auf Löt- und Bauteilefehler kontrolliert. Die ­Anwesenheitskontrolle von elektrisch nicht erfass­baren Bauteilen wie Stecker oder Varistoren übernehmen ­zylindrische Subminiatur-Lichttaster.

n der Elektronikfertigung wird der In-Circuit-Test (ICT) genutzt, um Bauelementparameter einer bestückten Baugruppe oder die elektrischen Verbindungen einer Leiterplatte zu prüfen. Die Kontrolle von Fehlern in Leiterbahnführungen wie beispielsweise Kurzschlüsse oder Unterbrechungen sowie Löt- oder Bauteilfehler erfolgt in einem speziellen Prüfadapter, in den die zu prüfende Baugruppe oder Leiterplatte eingelegt wird. Ein solcher Nadelbettadapter kontaktiert die Prüflinge, indem er über Federkontaktstifte oder Stecker eine elektrische Verbindung herstellt. Dabei sind die präzise Kontaktierung zwischen Prüftechnik und Prüfling sowie die Langlebigkeit des Steckadapters von Bedeutung. Ein Hersteller dieser Adapter ist Prüftechnik Schneider & Koch (PRUSK), in dessen Fokus die automatische optische Inspektion (AOI) sowie Automatische Test-Einrichtungen (ATE) wie zum Beispiel In-Circuit- und Funktionstests stehen.

Lichttaster prüfen Vorhandensein von­ ­Baugruppen und Bauteile

Für die Leiterplattenfertigung eines großen deutschen Pumpenherstellers entwickelte PRUSK Prüfadapter, die neben Federkontaktstiften und Steckern auch über photoelektrische Sensoren verfügen. Diese Schalter sitzen in optischer Reichweite zu den zu prüfenden Elementen und registrieren, ob eine Baugruppe in die Prüfvorrichtung eingelegt wurde oder nicht. Zudem kontrollieren sie die Anwesenheit von Bauteilen wie Stecker oder Varistoren, die elektrisch nicht erfasst werden können. „Die Vorgabe des Kunden für diese Anwendung lautete: Schalten ohne Berührung und hohe Zuverlässigkeit", erklärt Stefan Meier aus dem Testengineering von PRUSK.
Pro Adapter - insgesamt wurden 10 Prüf­einrichtungen realisiert - wurden drei photoelektrische Sensoren verbaut. Zu den Auswahlkriterien zählten neben der Zuverlässigkeit auch der Schaltabstand und die Sensorgröße sowie der Preis. „In den Prüfadaptern ist nicht viel Platz, daher suchten wir nach Lichttastern mit einem Durchmesser < 5 mm und einem Schaltabstand zwischen 10 und 20 mm", so Stefan Meier. Weitere konkrete Anforderungen gab es nicht, da die Sensoren an ihrem Einsatzort kaum physikalischen Belastungen ausgesetzt sind. Sie arbeiten in einer sauberen Umgebung bei Raumtemperatur.
Bei der Suche nach geeigneten photoelek­trischen Sensoren wurde Stefan Meier bei Contrinex fündig. Der Sensorspezialist konnte mit seinen zylindrischen Subminiatur-Lichttastern der Baureihe LTK-1040 die für die Anwendung passenden Sensoren liefern. Durch ihr Metallgehäuse und die vergossene Elektronik sind sie schock- und vibrationsresistent. Ein Abschluss aus kratzfestem und chemikalienbeständigem Saphirglas und eine Funktionsreserve empfehlen die kleinen Sensoren damit vor allem für die Druck- und Verpackungsindustrie sowie den allgemeinen Werkzeugmaschinenbau und für elektronische Baugruppen oder ­mechanische Handlingsysteme - auch bei rauen Umgebungsbedingungen. Eine Vorausfallmeldung sig­nalisiert Verschmutzung durch eine blinkende LED bei einer Reduktion der Funktionsreserve und vermeidet auf diese Weise verschmutzungsbedingte Stillstandzeiten.

Funktionsweise von Reflexionslichttastern

Bei den Reflexlichttastern befinden sich Sender und Empfänger in einem Gehäuse. Die Sendediode (LED) des Sensors emittiert ­einen Strahl aus gepulstem Licht. Er trifft auf das zu erkennende Objekt. Dadurch wird der Strahl einerseits unterbrochen und andererseits diffus reflektiert. Ein Teil dieser Reflexionen gelangt zurück zum Empfänger. Je nach ­Gerätefunktion wird entweder die Unterbrechung des Strahls oder das vom Empfänger empfangene reflektierte Licht genutzt und ausgewertet. In den Prüfadaptern schaltet der Sensor aufgrund der Reflektion. Entscheidend ist die Empfangsenergie. Dabei hängt die erzielbare Reichweite des Sensors von Größe, Farbe und Oberflächenbeschaffenheit des Objekts ab. Sie kann bei Sensoren, die über ein eingebautes Potentiometer verfügen, innerhalb weiter Grenzen verändert werden. Diese Funktion war für den Einsatz bei Prüftechnik Schneider & Koch nicht erforderlich. Daher wurde hier ein Sensor ohne Poten­tiometer gewählt. Der Sensortyp LTK-1040-303-506 besitzt bei einem Durchmesser von 4 mm einen Schaltabstand von 20 mm. Er ist mit einem Kabel versehen, wäre aber auch in der Version mit Stecker erhältlich.

„Die kleinsten Geräte ihrer Art"

Aufgrund ihrer geringen Größe eignen sich die Subminiatursensoren für Anwendungen mit begrenzten Platzverhältnissen. Bei den Geräten der Baugrößen Ø 4 mm und M5 handelt es sich - laut Unternehmen - um die heute kleinsten Geräte ihrer Art. Sie sind mit einem zylindrischen Lichtstrahl und einem gut definierten Erfassungsbereich erhältlich. Spe­ziell für Applikationen in sehr schwer zugänglichen Bereichen bietet Contrinex zusätzlich Lichtleiterverstärker an. Mit Biegeradien von 2 mm gestatten sie eine genaue und zuverlässige Objekterfassung auch unter erschwerten Bedingungen. Die Lichttaster erfassen ihr Ziel geschwindigkeitsunabhängig und akkurat in einer Reaktionszeit von 2,5 ms. Ein sichtbares Rotlicht erleichtert die Einstellung. Neben den photoelektrischen Subminiatursensoren umfasst das Lichttaster-Sortiment von Contrinex drei weitere grundsätzliche Schaltergrößen in zylindrischer oder kubischer Bauform sowie Geräte mit Analogausgang. Insgesamt zählen folgende Größen zum Angebot:

Subminiatur (kubisch: 5 x 7 mm; zylindrisch: ø 4 mm und M5);
Miniatur (kubisch: 30 x 30 mm; zylindrisch: M12);
Klein (kubisch 40 x 40 mm; 40 x 50 mm; zylindrisch: M18);
Kompakt (kubisch: 50 x 50 mm und größer).

Zusätzlich zu den Standardtypen sind auch Sonderausführungen lieferbar, insbesondere andere Kabellängen, Kabeltypen und Gehäusematerialien wie Edelstahl.