- Kocka M18: Ohišje ifm za prihranek prostora
- Tehnologija ultrazvočnih senzorjev
Pregled tehnologije
Ultrazvočni senzorji zaznavajo vse predmete, ki odbijajo zvok, in meri čas od oddajanja do sprejema zvočnega signala.Barva, prozornost in površinska odbojnost ciljnega predmeta niso pomembne.
Primerjava ultrazvočnih senzorjev z drugimi izdelki za zaznavanje položaja
Ta diagram ocenjuje zmogljivosti različnih tehnologij z določenimi vplivi.
| Induktivno | Kapacitivno | Fotoelektrično | Ultrazvočno | |
|---|---|---|---|---|
| Temperatura |  |
|
|
|
| Vlaga | |
 |
 |
|
| Prah na površini senzorja | 3 |
|
|
4 |
| Zunanjo svetlobo | |
|
|
|
| Šum | |
|
|
2 |
| Barvo/prosojnost | |
|
1 |
|
| Razdalja do predmeta |
nizka | nizka | visoka | visoka |
| Močen zračni vrtinec | |
|
|
|
1) npr. tanek, prozorno-prosojni sloj/steklo
2) če ni medsebojnih interferenc
3) če ni prevodno
4) če ni predebelo
Princip delovanja
Za delovanje se pretvornik obremeni z visoko napetostjo.Tako začne pretvornik vibrirati zaradi piezoelektričnega učinka in odda zvočni udar v zrak.Na tej točki generator urnega impulza preklopi senzor v način za sprejemanje in merjenje časa se začne.Ko zvočni udar zadene ciljni predmet, se odmev odbije nazaj do pretvornika.Odmev zvočnega udara povzroči vibriranje pretvornika zaradi piezoelektričnega učinka in merjenje časa se zaustavi.
Ultrazvočni pretvornik je sestavljen, kot je prikazano na tej sliki.
- Piezoelement pošilja in sprejema zvok (razpon od 200 do 400 kHz)
- Namestitev z integralno peno omogoča prosto vibriranje piezoelementa
- Pritrdilo
- Adaptacijska plast ustreza akustični impedanci med zrakom in piezoelementom
- Zvočni valovi
Območje zaznavanja – razpršilni ultrazvočni senzorji
Nekateri ultrazvočni senzorji se zanašajo izključno na odmev od ciljnega predmeta.To so razpršilni ultrazvočni senzorji.Naslednja slika prikazuje območje zaznavanja in izhodno stanje.Upoštevajte slepo območje – minimalna potrebna razdalja za senzor, da ustvari, sprejme in oceni signal.
Območje uporabe – retro-odbojni ultrazvočni senzorji
Retro-odbojni senzorji se uporabljajo za predmete s slabim odbojem zvoka, npr. peno, hrapavo površino in kotne oblike.Pri teh senzorjih ni slepega območja; vseeno pa je potrebna odbojna površina, npr. kovinska ploščica ali stena.
Zvočne/odzivne krivulje
Odzivne krivulje pomagajo uporabniku, da določi primernost določenega ultrazvočnega senzorja za posebno vrsto uporabe.Te krivulje so prikazane na podatkovnih listih izdelka in na »Kartici z informacijami«, ki so na voljo za prenos iz podatkovnega lista ter zadevajo ciljne predmete, ki se senzorju bližajo lateralno.
Pri ciljnih predmetih, ki se približujejo senzorju po osi (kot pri uporabi v rezervoarjih), bo senzor ciljni predmet zaznal takoj, ko ta doseže krivuljo za vklop.
Pri vrstah uporabe, pri katerih je zvočna krivulja prevelika, razmislite o uporabi E23000za večje osredotočanje na zvok.
Morda bo potrebno preizkušanje pri določeni vrsti uporabe, da se zagotovi pravilno delovanje.
Dejavniki vplivanja
Na ultrazvočne senzorje ne vplivajo spremembe temperature zraka (izravnava temperature je vdelana), zračnega tlaka in vlage.Vseeno pa lahko drugi dejavniki vplivajo na učinkovitost delovanja.
- Zračni vrtinci – močni zračni vrtinci lahko negativno vplivajo na hitrost širjenja zvoka in posledično tudi na merjenje.Viri zračnih vrtincev vključujejo veter, stisnjeni zrak in hladilne ventilatorje.Vpliv lahko zmanjšamo s fizičnim zakrivanjem senzorja/z merilno razdaljo do vrtinca.
- Material ciljnega predmeta in značilnosti površine – materiale, ki absorbirajo zvok, ali površine, ki odbijajo zvok stran od sprejemnika, je težko zaznati z ultrazvočnimi senzorji. Boljša bo fotoelektrična rešitev s skoznjim žarkom.
- Hitrost ciljnega predmeta – razpršilni ultrazvočni senzorji imajo običajno preklopne frekvence 10 Hz ali manj in niso uporabni za uporabo, pri kateri so hitrosti visoke.
- Velikost ciljnega predmeta – ultrazvočni senzorji ne morejo zaznati majhnih ciljnih predmetov, ki jih običajno zaznavajo laserski senzorji.Majhni ciljni predmeti se lahko zaznajo, vendar na račun zmanjšanega območja zaznavanja.
- Usmerjenost ciljnega predmeta – za razpršilno ultrazvočno uporabo mora biti čelna stran senzorja vzporedna s ciljnim predmetom. Na gladkih površinah je mogoče tolerirati odstopanja do 4°.
- Čezmerna umazanost čelne strani – majhne količine prahu in vlage je mogoče odstraniti z vibriranjem čelne strani, večje količine pa bodo zmanjšale učinkovitost.
- Navzkrižna komunikacija – ultrazvočni senzorji so nagnjeni k navzkrižni komunikaciji, če so nameščeni preblizu skupaj.Upoštevajte namestitvene razdalje, navedene v navodilih za namestitev.