- M18-Cube: A helytakarékos ifm-ház
- Technológia - ultrahangos érzékelők
Technológiai áttekintés
Az ultrahangos érzékelők minden hangot visszaverő objektumot érzékelnek, és mérik a hangjel átvitele és fogadása között eltelt időt. Az objektum színe, átlátszósága és felületi visszaverőképessége nem játszik szerepet.
Ultrahangos érzékelők összehasonlítása más pozícióérzékelő termékekkel
Ez az ábra különböző technológiák teljesítményét értékeli, bizonyos behatások mellett.
| Induktív | Kapacitív | Optikai | Ultrahangos | |
|---|---|---|---|---|
| Hőmérséklet |  |
|
|
|
| Nedvesség | |
 |
 |
|
| Por az érzékelő felületén | 3 |
|
|
4 |
| Külső fény | |
|
|
|
| Zaj | |
|
|
2 |
| Szín / átlátszóság | |
|
1 |
|
| Távolság az objektumtól |
alacsony | alacsony | nagy | nagy |
| Erős légturbulencia | |
|
|
|
1) pl. vékony, átlátszó fóliák/üvegek
2) amennyiben nincs kölcsönös befolyásolás
3) amennyiben nem vezető
4) amennyiben nem túl vastag
Működési mód
Az üzemhez a hangátalakítónál magasfeszültség van jelen. Ezáltal a hangátalakító a piezoelektromos hatás miatt vibrál, és hangimpulzust bocsát ki a levegőbe. Az impulzusidő-jeladó most az érzékelőt vételi módba kapcsolja, és megkezdődik az idő mérése. Ha a hangimpulzus az objektumba ütközik, visszhang verődik vissza a hangátalakítóhoz. A hangimpulzus visszhangja a hangátalakítót a piezoelektromos hatás következtében rezgésbe hozza, és az időmérés leáll.
Az ultrahang-hangátalakítót az ábra szerint kell elkészíteni.
- A piezo-elem bocsátja ki és fogadja a hangjelet (200…400 kHz sávszélesség)
- A habanyaggal való szerelésnek köszönhetően a piezoelem szabadon rezeghet
- Rögzítés
- A kiegyenlítő réteg hozzáigazítja az akusztikai impedanciát a levegő és a piezoelem között
- Ultrahang-kúp
Érzékelési tartomány - tárgyreflexiós fényérzékelő
Egyes ultrahangos érzékelők kizárólag az objektumtól visszaverődő visszhangra hagyatkoznak. Ezek tárgyreflexiós fényérzékelőként ismertek. A következő ábrán az érzékelési tartomány és a kimeneti állapot látható. Vegye figyelembe a vak területet - az érzékelő számára szükséges minimális távolságot a jel létrehozásához, vételéhez és értékeléséhez.
Alkalmazási terület - tárgyreflexiós fénysorompók
A tárgyreflexiós fénysorompók kedvezőtlen hangvisszaverési teljesítményű objektumok, pl. hab, egyenetlen felületek vagy szögletes formák esetében kerülnek alkalmazásra. Ezen érzékelőknél nincs vak terület. Itt ugyanakkor szükség van reflektorra, pl. fém lemezre vagy falra.
Hang- / reakciógörbék
A válaszgörbék a felhasználó számára a döntésnél nyújtanak segítséget, hogy egy adott ultrahangos érzékelő alkalmas-e egy specifikus alkalmazáshoz. Ezeket a görbéket a termékadatlap tartalmazza, és az „Info Card” szekcióban érhetők el letöltés céljából. Az olyan objektumok esetében relevánsak, melyekhez az érzékelő oldalról közelít.
Az érzékelőhöz axiálisan közelítő érzékelőknél (mint egy tartály-töltésszint esetében) az érzékelő akkor ismeri fel az objektumot, amint az eléri a bekapcsolási görbét.
Az olyan alkalmazásoknál, ahol a hanggörbe túl nagy, célszerű figyelembe venni az E23000 használatát, a hang jobb kötelegése céljából.
Szükség lehet az adott alkalmazás ellenőrzésére a kifogástalan működés biztosításához.
Befolyásoló tényezők
Az ultrahangos érzékelőket a levegő hőmérsékletének, a légnyomásnak és a páratartalomnak az ingadozásai nem befolyásolják (beépített hőmérséklet-kiegyenlítéssel rendelkeznek). A teljesítményt ugyanakkor más tényezők befolyásolhatják.
- Légturbulenciák - a hang terjedését és így a mérést az erős légturbulenciák negatívan befolyásolhatják. A légturbulenciákat szél, sűrített levegő és a hűtőventilátorok idézhetik elő. A befolyásolás az érzékelő / mérési távolság fizikai leárnyékolása révén csökkenthető.
- Az objektum anyaga és a felületi minőség – a hangelnyelő anyagok vagy a hangot a vevőtől elterelő felületek csak nehezen érzékelhetők ultrahangos érzékelőkkel. Ilyenkor valószínűleg az egyutas fénysorompó a jobb megoldás.
- Objektum sebessége – A tárgyreflexiós fényérzékelők rendszerint max. 10 Hz kapcsolási frekvenciával rendelkeznek, ezért nem alkalmasak nagysebességű alkalmazásokhoz.
- Objektum mérete – Az ultrahangos érzékelőkkel nincs lehetőség apró, lézeres érzékelőkkel mérendő objektumok mérésére. A kis objektumok esetleg érzékelhetők, rendszerint viszont a kisebb érzékelési távolság árán.
- Objektum tájolása – A tárgyreflexiós fényérzékelős alkalmazásoknál az érzékelőt az objektummal párhuzamosan kell tájolni. A sima felületeken max. 4-os eltérés megengedett.
- A felület túlzott szennyezettsége – A vibrációk következtében kisebb mennyiségben por és nedvesség gyűlhet össze a felületen, a teljesítmény ugyanakkor csak nagyobb mennyiségek esetén gyengül.
- Kölcsönös befolyásolás – Az ultrahangos érzékelők hajlamosak a kölcsönös befolyásolásra, ha egymáshoz közel szerelik fel azokat. Vegye figyelembe a használati útmutatóban megadott szerelési távolságokat.