- M18-cube: de ruimtebesparende ifm-behuizing
- Technologie ultrasone sensoren
Overzicht van de technologie
Ultrasone sensoren detecteren alle geluidsreflecterende objecten en meten de tijd van verzending tot ontvangst van een geluidssignaal. Kleur, transparantie en oppervlaktereflectie van het object spelen daarbij geen rol.
Vergelijking van ultrasone sensoren met andere positiebepalende producten
Deze grafische voorstelling beoordeelt de prestaties van verschillende technologieën met bepaalde invloeden.
| Inductief | Capacitief | Optisch | Ultrasoon | |
|---|---|---|---|---|
| Temperatuur |  |
|
|
|
| Vocht | |
 |
 |
|
| Stof op het sensorvlak | 3 |
|
|
4 |
| Vreemd licht | |
|
|
|
| Lawaai | |
|
|
2 |
| Kleur/transparantie | |
|
1 |
|
| Afstand tot het object |
laag | laag | hoog | hoog |
| Sterke luchtturbulenties | |
|
|
|
1) bijv. dunne, helder-transparante folie/glas
2) mits geen onderlinge beïnvloeding
3) mits niet-geleidend
4) mits niet te dik
Werkingsprincipe
Voor gebruik is de geluidsomvormer aangesloten op hoogspanning. Daardoor trilt de geluidsomvormer als gevolg van het piëzo-elektrische effect en geeft een geluidsimpuls aan de lucht af. Nu schakelt de impulstijdgever de sensor in de ontvangstmodus en de tijdmeting begint. Raakt de geluidsimpuls het object, dan wordt een echo gereflecteerd naar de geluidsomvormer. De echo van de geluidsimpuls laat de geluidsomvormer trillen als gevolg van het piëzo-elektrische effect en de tijdmeting wordt gestopt.
De ultrasone geluidsomvormer moet volgens de afbeelding worden gemaakt.
- Het piëzo-element zendt en ontvangt het geluidssignaal (bandbreedte 200 ... 400 kHz)
- Door de montage met schuimstof kan het piëzo-element vrij trillen
- Fixatie
- De compensatielaag past de akoestische impedantie aan tussen de lucht en het piëzo-element
- Ultrasone geluidskegel
Detectiebereik - reflectorlichttaster
Sommige ultrasone sensoren werken uitsluitend met de echo van het object. Die staan bekend als reflectorlichttasters. De volgende afbeelding toont het ontvangstbereik en de uitgangsstatus. Houd rekening met het blinde gebied – de minimumafstand die voor de sensor noodzakelijk is voor het genereren, ontvangen en verwerken van een signaal.
Toepassingsgebied - reflectorfotocellen
Reflectorfotocellen worden gebruikt voor objecten met een slechte geluidsreflectiewerking zoals schuim, oneffen oppervlakken of voor hoekige vormen. Deze sensoren kennen geen blind gebied; hier is echter een reflector zoals een metalen plaat of een wand noodzakelijk.
Geluids-/reactiecurves
Reactiecurves komen voor de gebruiker van pas bij de beslissing of een bepaalde ultrasone sensor geschikt is voor een specifieke applicatie. Deze curves staan vermeld op het productdatablad, welke gedownload kan worden van de website. Ze zijn relevant voor objecten die de sensor vanaf de zijkant benadert.
Bij objecten die de sensor axiaal benaderen (zoals bij een tankniveau) herkent de sensor het object zodra het de inschakelcurve bereikt.
Bij applicaties waarvoor de geluidscurve te groot is, moet het gebruik van E23000 worden overwogen om het geluid beter te kunnen bundelen.
Een controle in de betreffende toepassing kan noodzakelijk zijn om een probleemloze werking te garanderen.
Factoren die van invloed zijn
Ultrasone sensoren worden niet beïnvloed door schommelingen in luchttemperatuur, luchtdruk en luchtvochtigheid (ze beschikken over een ingebouwde temperatuurcompensatie). De werking kan echter door andere factoren worden beïnvloed.
- Luchtturbulenties – de geluidsspreiding en daardoor de meting kan negatief worden beïnvloed door sterke luchtturbulenties. Luchtturbulenties kunnen worden veroorzaakt door wind, druklucht en koelventilatoren. De invloed kan worden verminderd door de sensor/meetafstand fysiek af te schermen van de turbulentie.
- Objectmateriaal en oppervlaktekwaliteit – geluidsabsorberende materialen of oppervlaktes die het geluid van de ontvanger wegvoeren, kunnen moeilijk door ultrasone sensoren worden gedetecteerd. Een gescheiden zender-ontvangersysteem is hier mogelijk de betere oplossing.
- Objectsnelheid – reflectorlichttasters beschikken gewoonlijk over schakelfrequenties van maximaal 10 Hz en zijn daarom ongeschikt voor hogesnelheidstoepassingen.
- Objectgrootte – met ultrasone sensoren kunnen geen hele kleine objecten worden gemeten die met lasersensoren wel te detecteren zijn. Kleine objecten kunnen wellicht gedetecteerd worden, maar gewoonlijk alleen ten koste van een kleiner bereik.
- Objectuitlijning – bij toepassingen met reflectorlichttasters moet de sensor evenwijdig aan het object worden uitgelijnd. Afwijkingen van max. 4° kunnen op gladde oppervlaktes worden getolereerd.
- Buitensporige vervuiling van het oppervlak – kleine hoeveelheden stof en vocht kunnen zich op het oppervlak ophopen als gevolg van de trillingen, de prestaties nemen echter pas af bij grotere hoeveelheden.
- Onderlinge beïnvloeding – ultrasone sensoren zijn gevoelig voor onderlinge beïnvloeding, wanneer ze dicht naast elkaar worden gemonteerd. De montageafstanden, vermeld in de gebruiksaanwijzing, moeten in acht worden genomen.