Serviceline
Wsparcie Czujników Przemysłowych
Serviceline Explosion Protection

Informacje na temat czujników ultradźwiękowych (część 3): Różne tryby pracy

Ultrasonic sensors can be used in different operating modes to achieve the best detection results
Czujniki ultradźwiękowe mogą być używane w różnych trybach w celu uzyskania najlepszych rezultatów wykrywania w poszczególnych zastosowaniach. Firma Pepperl+Fuchs dzieli się przydatnymi informacjami na temat możliwych konfiguracji...

Czujniki ultradźwiękowe firmy Pepperl+Fuchs umożliwiają określenie odległości od obiektu przy użyciu metody pomiaru czasu zarejestrowania odbitego sygnału. Zmierzoną odległość można obliczyć oraz wyświetlić na różne sposoby. Odległość od obiektu jest przekształcana na wartość analogową i wyświetlana na wyjściu analogowym (np. w zakresie 0–10 V, 4–20 mA) czujnika ultradźwiękowego. Odległość od obiektu może również być przesyłana bezpośrednio do sterownika jako wartość cyfrowa przy użyciu specjalnego interfejsu, takiego jak IO-Link.

W przypadku czujników ultradźwiękowych z wyjściami przełączającymi stan wyjścia zmienia się po wykryciu obiektu w ustawionym zakresie wykrywania. Dzięki możliwości używania funkcji NO i NC możliwe jest różne reagowanie na wykrycie obiektów.

W przypadku czujników z wyjściami przełączającymi można skonfigurować przedstawione poniżej różne tryby pracy, używając odpowiedniego sposobu montażu oraz parametryzacji.

Czujniki dyfuzyjne


Pomiar poziomu w zbiorniku przy użyciu czujnika ultradźwiękowego w trybie dyfuzyjnym

Czujniki ultradźwiękowe są najczęściej używane w trybie dyfuzyjnym. Emiter i odbiornik są umieszczone w tej samej obudowie. Obiekt docelowy odbija wiązkę fal dźwiękowych.

Właściwości

  • Łatwy montaż, tylko jedna głowica czujnika
  • Możliwość tłumienia odbić od obiektów znajdujących się przed lub za skonfigurowanym zakresem (tryb okienkowy)
  • Obiekt odbija wiązkę fal dźwiękowych, dlatego ważna jest jego orientacja
  • Niższa częstotliwość przełączania w porównaniu z barierą ultradźwiękową

Czujniki retrorefleksyjne


Niezawodne wykrywanie przechylonych obiektów na taśmie przenośnika przy użyciu czujnika ultradźwiękowego w trybie retrorefleksyjnym

W trybie retrorefleksyjnym zamontowany na stałe reflektor odbija w sposób ciągły sygnał ultradźwiękowy. Jako reflektor może być używany odpowiednio ustawiony panel z metalu lub plastiku. Można użyć również istniejącego tła, np. ściany, taśmy przenośnika lub podłogi. Jeśli pomiędzy czujnikiem ultradźwiękowym a reflektorem odniesienia nie znajduje się żaden obiekt, czujnik odbiera sygnał równomiernie odbity od reflektora. Gdy w zasięgu wykrywania znajdzie się jakiś obiekt, odbicie sygnału ultradźwiękowego ulegnie zmianie i czujnik ultradźwiękowy wykryje obecność obiektu. Zasadniczo przełączenie jest wyzwalane w trzech opisanych poniżej scenariuszach.

  1. Czujnik wykrywa niewielki obiekt znajdujący się przed reflektorem odniesienia. Czujnik ultradźwiękowy odbiera dodatkowe odbicie z reflektora odniesienia.
  2. Czujnik wykrywa duży obiekt, który całkowicie przesłania reflektor odniesienia. Czujnik ultradźwiękowy odbiera odbicie tylko od obiektu.
  3. Duży, przechylony obiekt ustawiony przed reflektorem odniesienia nie zostaje wykryty, ale przesłania reflektor. Czujnik ultradźwiękowy nie odbiera odbicia od obiektu ani reflektora odniesienia.

We wszystkich trzech scenariuszach wyzwalane jest przełączenie na wyjściu czujnika ultradźwiękowego. Czujniki retrorefleksyjne są szczególnie zalecane do niezawodnego wykrywania obiektów pochłaniających dźwięk. Mogą być również używane do wykrywania obiektów nie posiadających powierzchni umożliwiających niezawodne wykrywanie, np. gładkich, pochyłych powierzchni, takich jak szyby samochodowe. W tym trybie pracy nie występują strefy martwe.

Właściwości

  • Łatwy montaż, tylko jedna głowica czujnika
  • Niezawodne wykrywanie problematycznych obiektów (pochłaniających dźwięk, o pochyłych powierzchniach)
  • Jak stały reflektor używany jest obiekt referencyjny lub tło — obiekt zakłóca/przerywa wiązkę fal dźwiękowych
  • Niższa częstotliwość przełączania w porównaniu z barierą ultradźwiękową

Bariery


Do zliczania butelek potrzebny jest układ działający z bardzo dużą częstotliwością. W takiej sytuacji odpowiednie rozwiązanie stanowią czujniki ultradźwiękowe używane w trybie barierowym.

Ultradźwiękowe czujniki barierowe wykorzystują specjalistyczne przetworniki emitera i odbiornika umieszczone w dwóch oddzielnych obudowach. Układ elektroniczny wykonujący obliczenia oraz wyjścia znajdują się w module odbiornika. Czujniki ultradźwiękowe są montowane naprzeciw siebie w jednej osi. Gdy obiekt przerwie wiązkę fal dźwiękowych, aktywowane jest wyjście przełączające czujnika. Czułość odbiornika można zwykle regulować (przy użyciu funkcji uczenia lub potencjometru) w celu dostosowania do różnych odstępów pomiędzy emiterem a odbiornikiem i/lub różnych rozmiarów obiektów. Ten tryb gwarantuje doskonałą odporność na zakłócenia zewnętrzne. Zapewnia również dwukrotnie większy zasięg oraz umożliwia niezawodne wykrywanie obiektów na znacznie większej odległości. Częstotliwość przełączania jest znacznie większa, ponieważ czujnik ultradźwiękowy nie musi stale przełączać się pomiędzy trybami transmisji i odbioru.

Właściwości

  • Konieczność montażu i okablowania dwóch głowic czujnika
  • Duży zasięg — możliwość zamontowania emitera i odbiornika w dużej odległości
  • Niezawodne wykrywanie problematycznych obiektów (pochłaniających dźwięk, o pochyłych powierzchniach)
  • Bardzo duża częstotliwość przełączania, definiowana charakterystyka odpowiedzi

Już dostępny: Przewodnik po technologii ultradźwiękowej