Serviceline
Serviceline Industriële Sensoren
Serviceline Explosiebeveiliging

Ultrasonics Know-How (deel 3): verschillende werkingsprincipes

Ultrasonic sensors can be used in different operating modes to achieve the best detection results
Ultrasone sensoren kunnen volgens verschillende werkingsprincipes worden ingezet om in verschillende toepassingen steeds de beste detectieresultaten te leveren. Pepperl+Fuchs verschaft inzicht over de mogelijke set-ups...

Pepperl+Fuchs’ ultrasone sensoren bepalen de afstand tot een object met behulp van geluidslooptijdmeting. De gemeten afstand kan op verschillende manieren worden geëvalueerd en weergegeven. De afstand tot het voorwerp wordt omgezet in een analoge waarde en weergegeven aan de analoge uitgang (bijvoorbeeld: 0-10 V, 4-20 mA) van de ultrasone sensor. Als alternatief kan de afstand echter ook rechtstreeks als digitale waarde naar de besturingseenheid worden doorgestuurd via een speciale interface zoals een I/O-link.

Bij ultrasone sensoren met schakeluitgangen verandert de status van de uitgang wanneer een object binnen het ingestelde schakelbereik wordt waargenomen. Er wordt ook onderscheid gemaakt tussen NO- en NC-functies, afhankelijk van de reactie op het object.

Wat sensoren met schakeluitgangen betreft, kan men de volgende verschillende werkingsprincipes instellen door een geschikte montage en parametrering te gebruiken.

Sensoren met een diffuus werkingsprincipe


Niveaumeting in een tank met behulp van een ultrasone sensor met diffuus werkingsprincipe

Ultrasone sensoren functioneren meestal volgens een diffuus werkingsprincipe. De zender en ontvanger bevinden zich in dezelfde behuizing. Het te detecteren object fungeert als geluidsreflector.

Kenmerken

  • Eenvoudig te installeren; slechts één sensorkop nodig
  • Voorgrond- en achtergrondonderdrukking mogelijk (window mode)
  • Object fungeert als reflector; centrering is belangrijk
  • Schakelfrequentie is lager dan bij een eenwegsensor

Retroreflecterende sensoren


Betrouwbare detectie van een schuinstaand voorwerp op een transportband door het retroreflecterend werkingsprincipe van de ultrasone sensor te gebruiken

Bij het retroreflecterend werkingsprincipe wordt het ultrasoonsignaal continu weerkaatst door een vast gemonteerde reflector. Een correct gericht metalen of plastic plaatje kan dienst doen als reflector. Men kan hiervoor echter ook een bestaande achtergrond zoals een muur, een transportband of de vloer gebruiken. Zolang er zich geen voorwerp tussen de ultrasone sensor en de referentiereflector bevindt, ontvangt de sensor een continu echosignaal van de reflector. Als een object in het detectiebereik wordt gedetecteerd, ondergaat de weerkaatsing van het ultrasoonsignaal een verandering en zal de ultrasone sensor de aanwezigheid van het object registreren. Over het algemeen leiden de volgende drie scenario's tot schakeling:

  1. Een klein object dat zich voor de referentiereflector bevindt, wordt door de sensor waargenomen. De ultrasone sensor ontvangt een extra echosignaal van de referentiereflector.
  2. Een groot object wordt gedetecteerd, maar verbergt de referentiereflector volledig. De ultrasone sensor ontvangt enkel een echosignaal van het object.
  3. Een groot, schuinstaand object voor de referentiereflector wordt niet gedetecteerd en verbergt de reflector. De ultrasone sensor ontvangt geen enkel echosignaal, noch van het object, noch van de referentiereflector.

Al deze scenario's leiden tot schakeling aan de ultrasone sensoruitgang. Retroreflecterende sensoren zijn vooral aangeraden voor de betrouwbare detectie van geluidsabsorberende objecten. Ze zijn ook geschikt voor objecten met moeilijk te detecteren oppervlakken, zoals bijvoorbeeld gladde, schuine oppervlakken zoals de voorruit van een auto. Er zijn geen blinde zones bij dit werkingsprincipe.

Kenmerken

  • Eenvoudig te installeren; slechts één sensorkop nodig
  • Betrouwbare detectie van problematische objecten (geluidsabsorberende, schuine oppervlakken)
  • Referentiereflector/-achtergrond wordt gebruikt als vaste reflector; het object verstoort/breekt de geluidsbundel
  • Schakelfrequentie is lager dan bij een eenwegsensor

Eenwegsensoren


Het tellen van flessen vereist een zeer hoge schakelfrequentie. Ultrasone eenwegsensoren bieden in dit scenario dan ook een geschikte oplossing.

Ultrasone eenwegsensoren gebruiken afzonderlijke zender- en ontvangerelementen die zich in twee aparte behuizingen bevinden. De elektronica voor evaluatie en schakeluitgang bevindt zich in de ontvangereenheid. De ultrasone sensoren worden recht tegenover elkaar gemonteerd. Wanneer een object de geluidsbundel onderbreekt, wordt de schakeluitgang van de sensor geactiveerd. De gevoeligheid van de sensor kan doorgaans worden ingesteld (via Teach-In, potentiometer) voor verschillende afstanden tussen zender en ontvanger en/of voor verschillende objectgroottes. Dit werkingsprincipe is uitermate goed bestand tegen storingen van buitenaf. Het verdubbelt ook het inzetbereik en laat toe objecten op aanzienlijk grotere afstanden op nauwkeurige wijze te detecteren. De schakelfrequentie is aanmerkelijk sneller, gezien de ultrasone sensor niet voortdurend moet omschakelen tussen ontvanger- en zenderprincipe.

Kenmerken

  • Twee sensorkoppen moeten worden gemonteerd en aangesloten
  • Groot detectiebereik - een grote afstand tussen zender en ontvanger is mogelijk
  • Betrouwbare detectie van problematische objecten (geluidsabsorberende, schuine oppervlakken)
  • Zeer hoge schakelfrequentie; vastgelegde reactiekarakteristieken

Nu beschikbaar: Technology Guide Ultrasonic Sensors