- Κύβος Μ18: εξοικονομήστε χώρο με την ifm
- Τεχνολογία αισθητήρων υπερήχων
Επισκόπηση τεχνολογίας
Οι αισθητήρες υπερήχων ανιχνεύουν όλα τα αντικείμενα που αντανακλούν τον ήχο και μετράνε το χρόνο από τη μετάδοση έως τη λήψη ενός ηχητικού σήματος. Το χρώμα, η διαφάνεια και η ανακλαστικότητα της επιφάνειας του στόχου δεν επηρεάζουν την ανίχνευση.
Σύγκριση των αισθητήρων υπερήχων με άλλους αισθητήρες θέσης
Αυτός ο πίνακας αξιολογεί την απόδοση διαφόρων τεχνολογιών με ορισμένες επιρροές.
| Επαγωγικός | Χωρητικός | Φωτοκύτταρο | Υπερήχων | |
|---|---|---|---|---|
| Θερμοκρασία |  |
|
|
|
| Υγρασία | |
 |
 |
|
| Σκόνη σε επιφάνεια αισθητήρα | 3 |
|
|
4 |
| Εξωτερικό φως | |
|
|
|
| Θόρυβος | |
|
|
2 |
| Χρώμα / διαφάνεια | |
|
1 |
|
| Απόσταση από το αντικείμενο |
χαμηλή | χαμηλή | υψηλή | υψηλή |
| Ισχυρές αναταράξεις αέρα | |
|
|
|
1) πχ λεπτό, καθαρό-διάφανο φιλμ/γυαλί
2) εάν δεν υπάρχει αλληλεπίδραση
3) εάν δεν είναι αγώγιμη
4) εάν δεν είναι πολύ παχύ στρώμα
Αρχή λειτουργίας
Κατά τη λειτουργία, στον μετατροπέα εφαρμόζεται υψηλή τάση. Αυτό προκαλεί τη δόνηση του μετατροπέα λόγω του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου και τη μετάδοση μιας ηχητικής αιχμής στον αέρα. Σε αυτό το σημείο, η γεννήτρια παλμών ρολογιού μετάγει τον αισθητήρα σε κατάσταση λήψης και αρχίζει η μέτρηση του χρόνου. Όταν η ηχητική αιχμή χτυπήσει τον στόχο, η ηχώ αντανακλάται πίσω στον μετατροπέα. Αυτή η ηχώ προκαλεί τη δόνηση του μετατροπέα λόγω του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου και σταματά η μέτρηση του χρόνου.
Ο μετατροπέας υπερήχων κατασκευάζεται όπως φαίνεται σε αυτήν την εικόνα.
- Το πιεζοηλεκτρικό στοιχείο στέλνει και λαμβάνει ήχο (εύρος 200…400 kHz)
- Το πιεζοηλεκτρικό στοιχείο να δονείται ελεύθερα καθώς είναι τοποθετημένο σε συμπαγή αφρό.
- Εξάρτημα στήριξης
- Το στρώμα προσαρμογής ταιριάζει την ακουστική σύνθετη αντίσταση μεταξύ του αέρα και του πιεζοηλεκτρικού στοιχείου
- Ηχητικά κύματα
Ζώνη ανίχνευσης - αισθητήρες υπερήχων διάχυσης
Ορισμένοι αισθητήρες υπερήχων εξαρτώνται αποκλειστικά από την ηχώ που παράγει ένας στόχος. Αυτοί είναι γνωστοί ως αισθητήρες διάχυσης Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη ζώνη ανίχνευσης και την κατάσταση εξόδου Σημειώστε την τυφλή ζώνη - η ελάχιστη απόσταση που απαιτείται από τον αισθητήρα για τη δημιουργία, λήψη και αξιολόγηση του σήματος.
Τομέας εφαρμογής - αισθητήρες υπερήχων ανάκλασης
Οι αισθητήρες ανάκλασης χρησιμοποιούνται σε αντικείμενα με χαμηλή απόδοση ανάκλασης ήχου, όπως αφρός, τραχιές επιφάνειες και για σχήματα υπό γωνία. Δεν υπάρχει τυφλή ζώνη σε αυτούς τους αισθητήρες, ωστόσο, απαιτείται ανακλαστήρας, όπως πχ μια μεταλλική πλάκα ή ένας τοίχος.
Καμπύλες ήχου / απόκρισης
Οι καμπύλες απόκρισης βοηθούν τον χρήστη να προσδιορίσει την καταλληλότητα ενός αισθητήρα υπερήχων για την επίλυση συγκεκριμένης εφαρμογής. Αυτές οι καμπύλες εμφανίζονται στο τεχνικό φυλλάδιο του προϊόντος και στην "Κάρτα πληροφοριών", που διατίθεται για λήψη στο Τεχνικό φυλλάδιο και αναφέρονται σε στόχους που προσεγγίζουν πλευρικά τον αισθητήρα.
Για στόχους που προσεγγίζουν αξονικά τον αισθητήρα (όπως πχ σε μια εφαρμογή στάθμης δεξαμενής), ο αισθητήρας θα ανιχνεύσει το στόχο μόλις φτάσει στην καμπύλη ενεργοποίησης.
Για εφαρμογές όπου η καμπύλη ήχου είναι πολύ μεγάλη, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το E23000 για καλύτερη εστίαση του ήχου.
Σε συγκεκριμένη εφαρμογή μπορεί να απαιτηθεί δοκιμή, για να διασφαλιστεί η σωστή λειτουργία.
Παράγοντες επιρροής
Οι αισθητήρες υπερήχων δεν επηρεάζονται από αλλαγές στη θερμοκρασία του αέρα (διαθέτουν ενσωματωμένη θερμοκρασιακή αντιστάθμιση), πίεση του αέρα και την υγρασία. Ωστόσο, άλλοι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση.
- Στροβιλισμός αέρα - οι ισχυρές αναταράξεις του αέρα μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά την διάδοση του ήχου και κατά συνέπεια τη μέτρηση. Πηγές των αναταράξεων αυτών είναι επίσης: άνεμος, πεπιεσμένος αέρας και οι ανεμιστήρες ψύξης. Η επιρροή αυτή μπορεί να ελαχιστοποιηθεί με τη φυσική θωράκιση του αισθητήρα/απόστασης μέτρησης από την αναταραχή.
- Υλικό στόχου και χαρακτηριστικά επιφάνειας - υλικά που απορροφούν τον ήχο ή τις επιφάνειες που εκτρέπουν τον ήχο μακριά από τον δέκτη, είναι δύσκολο να ανιχνευθούν με αισθητήρες υπερήχων. Εδώ μια λύση φωτοκυττάρων πομπού-δέκτη είναι προτιμότερη.
- Ταχύτητα στόχου - οι αισθητήρες διάχυσης έχουν συνήθως συχνότητες μεταγωγής 10 Hz ή λιγότερο και δεν είναι κατάλληλοι για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας.
- Μέγεθος στόχου - οι αισθητήρες υπερήχων δεν είναι σε θέση να ανιχνεύσουν μικροσκοπικούς στόχους, που συνήθως ανιχνεύονται με αισθητήρες λέιζερ.Μπορούν να ανιχνευθούν μικροί στόχοι, αλλά με μειωμένη εμβέλεια ανίχνευσης.
- Προσανατολισμός στόχου - για εφαρμογές με αισθητήρες υπερήχων διάχυσης, η επιφάνεια του αισθητήρα πρέπει να είναι παράλληλη με τον στόχο. Αποκλίσεις μέχρι και 4° είναι αποδεκτές σε λείες επιφάνειες.
- Υπερβολικό λέρωμα του αισθητήρα - μικρές ποσότητες σκόνης και υγρασίας μπορούν να απορριφθούν λόγω της δόνησης του αισθητήρα, αλλά μεγάλες ποσότητες θα υποβαθμίσουν την απόδοση.
- Αλληλεπίδραση - οι αισθητήρες υπερήχων είναι επιρρεπείς σε αλληλεπιδράσεις, όταν είναι τοποθετημένοι πολύ κοντά μεταξύ τους.Προσέχετε τις αποστάσεις τοποθέτησης που καθορίζονται στις οδηγίες εγκατάστασης.