- M18-Cube: Det pladsbesparende ifm-hus
- Teknologiske ultrasoniske sensorer
Oversigt over teknologien
Ultrasoniske sensorer registrerer alle lydreflekterende genstande og måler tiden fra afsendelse til modtagelse af et lydsignal.Målets farve, transparens og fladerefleksionsevne er irrelevant.
Sammenligning af ultrasoniske sensorer med andre produkter, der registrerer position
Dette skema vurderer ydeevnen for forskellige teknologier med visse indvirkninger.
| Induktiv | Kapacitiv | Fotoelektrisk | Ultrasonisk | |
|---|---|---|---|---|
| Temperatur |  |
|
|
|
| Fugt | |
 |
 |
|
| Støv på sensorens flade | 3 |
|
|
4 |
| Udefrakommende lys | |
|
|
|
| Støj | |
|
|
2 |
| Farve/transparens | |
|
1 |
|
| Afstand til genstanden |
Lav | Lav | Høj | Høj |
| Kraftig luftturbulens | |
|
|
|
1) f.eks. tynd, klart/gennemsigtig film/glas
2) hvis ingen gensidig interferens
3) hvis ikke-ledende
4) hvis ikke for tyk
Driftsprincip:
Ved drift forsynes transduceren af højspænding.Dette får transduceren til at vibrere på grund af den piezoelektriske effekt og sender en lydpuls afsted.På det tidspunkt omskifter taktimpuls-generatoren sensorer til at gå i modtagetilstand, og tidsmålingen begynder.Når lydpulsen rammer målet, reflekteres et ekko tilbage til transduceren.Ekkoet fra lydpulsen får transduceren til at vibrere på grund af den piezoelektriske virkning, og tidsmålingen standser.
Den ultrasoniske transducer er konstrueret som vist på billedet.
- Piezoelementet sender og modtager lyd (200…400 kHz rækkevidde)
- Montering med integralskum lader piezoelementet vibrere frit
- Fikstur
- Adaptionslaget passer til den akustiske impedans mellem luft og piezoelementet
- Lydbølger
Registreringszone - diffuse ultrasoniske sensorer
Nogle ultrasoniske sensorer er alene afhængige af ekkoet fra emnet.De kaldes diffuse refleksionssensorer.Følgende figur viser registreringszonen og outputstatus.Bemærk den blinde zone – den nødvendige mindsteafstand for, at sensoren kan generere, modtage og vurdere et signal.
Anvendelsesområde - retro-reflektive ultrasoniske sensorer
Retro-reflektive sensorer bruges til genstande med dårlig lydrefleksion som skum og forrevne flader og til vinklede former.Der er ingen blinde zoner for disse sensorer, men en reflektor som kunne være en metalplade eller en væg, er nødvendig.
Lyd-/frekvenskurver
Lydkurver hjælper brugeren med at fastlægge, hvorvidt en specifik ultrasonisk sensor er egnet til at løse en specifik anvendelse.Kurverne vises på produktets datablad og på det “Infokort”, der kan downloades fra databladet, og er relevante for emner, der nærmer sig sensoren horisontalt.
For mål, der nærmer sig sensoren aksialt (som ved en tankniveau applikation), registrerer sensoren emnet, så snart det når switch-on kurven.
For anvendelser, hvor lydkurven er for stor, kan E23000 bruges for at fokusere lyden bedre.
Tests i den specifikke anvendelse kan være nødvendige for at sikre den rette funktion.
Faktorer, der kan have indvirkning
Ultrasoniske sensorer påvirkes ikke af ændringer i lufttemperaturen (de har indbygget temperaturkompensation), lufttryk og fugtighed.Andre faktorer kan dog påvirke ydeevnen.
- Luftturbulens – kraftig luftturbulens kan have negativ indvirkning på lydforplantningen og derfor på målingen.Kilder til luftturbulens omfatter vind, trykluft og ventilatorer.Indvirkningen kan minimeres ved fysisk at afskærme sensoren/måleafstanden fra turbulensen.
- Emnets materiale og overfladens egenskaber - materialer, der absorberer lyd, eller overflader, der leder lyd væk fra modtageren, er svære at registrere med ultrasoniske sensorer. En fotoelektrisk løsning med en gennemgående stråle kan være bedre.
- Emnets hastighed - Diffuse ultrasoniske sensorer har typisk koblingsfrekvenser på 10Hz eller mindre og kan ikke bruges til anvendelser med høj hastighed.
- Emnets størrelse – ultrasoniske sensorer kan ikke registrere meget små emner, som typisk registreres med lasersensorer.Små emner kan registreres, men typisk på bekostning af en reduceret tasteafstand.
- Emnets orientering - til diffuse ultrasoniske anvendelser skal sensorens flade være parallel med emnet. Afvigelser på op til 4° kan tolereres på glatte flader.
- Kraftig tilsmudsning af overfladen - små mængder støv og fugt kan fjernes gennem vibration af fladen, men store mængder vil reducere ydeevnen.
- Crosstalk - ultrasoniske sensorer har tendens til at forstyrre hinanden, hvis de er monteret for tæt på hinanden.Observer monteringsafstandene, som er angivet i installationsvejledningen.