Zásady ultrazvukové detekce

Zásady ultrazvukové detekce Princip ultrazvukové detekce Ultrazvukové čidlo vysílá cyklicky vysokofrekvenční impuls, který se šíří prostorem rychlostí zvuku. Pokud narazí na nějaký předmět, odrazí se od něj a vrací se zpět k čidlu jako ozvěna. Z časového intervalu mezi vysláním impulsu a návratem ozvěny odvodí čidlo vzdálenost k předmětu.

-250 mm

-200 mm

-150 mm

-100 mm

-50 mm

-0 mm

-50 mm

-100 mm

-200 mm

-150 mm

-250 mm

Mic-31

-0 mm

1. Vyslání zvukového impulsu

-50 mm -100 mm

2. Odraz

-150 mm

Vyrovnan· plocha -200 mm -250 mm

Trubka φ 27 mm

3. Příjem ozvěny

-300 mm 350 mm

-350 mm -400 mm -450 mm

Vzhledem k tomu, že ultrazvuková čidla měří vzdálenost na principu časové odezvy na vyslaný zvukový impuls při konstantní rychlosti šíření zvuku a ne pomocí měření intenzity, mají vynikající schopnost potlačení pozadí. Téměř všechny materiály, které odrážejí zvuk, lze detekovat bez ohledu na jejich barvu. Lze je použít bez problému na průhledné materiály a tenké fólie. Tato čidla umožňují měřit vzdálenosti od 30 mm do 10 m s přesností 1 mm. Některá čidla mají rozlišení až 0,18 mm. Měří stejně dobře v čistém ovzduší jako i v barevné mlze a jejich spolehlivé funkci nebrání ani tenké nánosy na membráně čidla.

-500 mm -550 mm -600 mm -650 mm -700 mm

Dosah Důležitým prvkem výběru je dosah čidla a s tím spojené 3-rozměrné šíření signálu prostorem. Dosah určuje do jaké vzdálenosti může ultrazvukové čidlo měřit běžné odrazivé předměty s dostatečnou rezervou spolehlivé funkce. U předmětů s dobrou odrazivostí, lze čidlo použít až k jeho mezní hodnotě dosahu. Uvnitř zeleného pásma bude detekován předmět s normální odrazivostí (trubka o průměru 10 až 27 mm). Toto je typický pracovní dosah čidel. Modré pásmo znázorňuje dosah do kterého lze rozpoznat ještě předmět s dobrou odrazivostí (deska 500x500 mm) za předpokladu, že je plošně optimálně umístněn vzhledem k čidlu. Mimo modře vyznačené zóny není čidlo schopné vyhodnotit přítomnost předmětu.

Slepá zóna Dosah Mezní hodnota dosahu 600 mm

-1.000 mm

-800 mm

-600 mm

-400 mm

-0 mm

-400 mm

-200 mm

-600 mm

-800 mm

-1.000 mm

-125 mm

-100 mm

-75 mm

-50 mm

-25 mm

-25 mm

-0 mm

-50 mm

-75 mm

-100 mm

-0 mm

-200 mm

Mic-101

Mic-25 -125 mm

0 mm až 60 mm 350 mm

-0 mm

-25 mm

-200 mm

-50 mm

-400 mm

ausgerichtete Platte Vyrovnan· plocha

Vyrovnan· plocha -600 mm

-75 mm -100 mm

-800 mm

Trubka φ 27 mm

Rohr ¯ 10 mm Trubka φ 10 mm

-125 mm

-1.000 mm

-1.200 mm

-150 mm

1300 mm

250 mm

Slepá zóna Dosah Mezní hodnota dosahu

-175 mm

-1.400 mm

-200 mm

-1.600 mm

-225 mm

-1.800 mm

-250 mm

-2.000 mm

-275 mm

-2.200 mm

-300 mm

-2.400 mm

-325 mm

-2.600 mm

-350 mm

-2.800 mm

-375 mm

-3.000 mm

0 mm až 30 mm 250 mm 350 mm

Velice zúžený signál zvláště vhodný pro měření hladin v malých nádržích a vzdáleností malých předmětů.

Slepá zóna 0 mm až 200 mm Dosah 1300 mm Mezní hodnota dosahu 2000 mm

Zásady ultrazvukové detekce Příklady aplikací

-1.600 mm

-2.000 mm

-1.200 mm

-400 mm

-800 mm

-0 mm

-400 mm

-800 mm

-1.200 mm

-1.600 mm

-2.000 mm

Mic-301

-0 mm -400 mm

Standardní režim - senzor přiblížení Přiblíží-li se předmět k čidlu na vzdálenost menší než nastavenou, dojde k aktivaci výstupu. Detekční vzdálenost je svázána s nastavitelnou hysterezí. Detekce není závislá na barvě předmětu, pozadí předmětu je zcela potlačeno.

Vyrovnan· plocha

-800 mm -1.200 mm -1.600 mm Trubka φ 27 mm

-2.000 mm -2.400 mm

Aktivní výstup

Neaktivní výstup

-2.800 mm -3.200 mm 3500 mm

-3.600 mm -4.000 mm -4.400 mm

Nastavená vzdálenost detekce

-4.800 mm -5.200 mm -5.600 mm

-6.000 mm

Slepá zóna 0 mm až 350 mm Dosah 3400 mm Mezní hodnota dosahu 5000 mm

-3.000 mm

-2.400 mm

-1.800 mm

-600 mm

-1.200 mm

-0 mm

-600 mm

-1.200 mm

-2.400 mm

-1.800 mm

-3.000 mm

Mic-601

Režim okénkového komparátoru Výstup je aktivován, je-li předmět uvnitř okna definovaného dvěmi mezními hodnotami. Tak lze například kontrolovat sprvnou velikost lahví v krabicích. Příliš vysoké nebo příliš nízké lahve budou vyloučeny.

Neaktivní výstup

Aktivní výstup

Neaktivní výstup

-0 mm -600 mm -1.200 mm


Vyrovnan· plocha

-1.800 mm -2.400 mm Trubka φ 27 mm

-3.000 mm

-3.600 mm -4.200 mm -4.800 mm -5.400 mm 6000 mm

-6.000 mm

-6.600 mm

Režim s potlačeným popředím Potlačení rušivých ozvěn pocházejících z hran ležících mezi čidlem a předmětem. Při plnění lahví a měření maxima hladiny lze takto například potlačit ozvěnu ze zúženého hrdla.

-7.200 mm -7.800 mm -8.400 mm

-9.000 mm

Slepá zóna 0 mm až 800 mm Dosah 6000 mm Mezní hodnota dosahu 8000 mm Velký dosah pro měření hladin v silech a nádržích.

Potlačení ozvěny

Vyloučení aktivace výstupu rušivou ozvěnou

Aktivní výstup


Neaktivní výstup

Zásady ultrazvukové detekce Definice pojmů Reflexní režim Funkce podobná jako u reflexní optické závory. Čidlo pracuje v režimu okénkového komparátoru tak, aby odrazová plocha (např.plech) byla uvnitř okna. Výstup čidla je aktivní, jakmile nějaký předmět plně zakryje odrazovou plochu. Přitom není důležité, zda předmět zvuk plně absorbuje nebo naopak odráží. Tato funkce je využívána zejména u obtížně snímatelných materiálů jako např. pěnových hmot.

Předmět

Nastavitelná vzdálenost dosahu

0 Nastavený aktivní výstup *

Slepá zóna

Dosah Mezní dosah

*absence předmětu = neaktivní výstup

Odrazová Nastavené plocha okno

Čidla s analogovým výstupem Ultrazvuková čidla s analogovým výstupem mají výstupní signál buď proudový (4 – 20mA) nebo napěťový (0 – 10V). Typ výstupního signálu je určen hodnotou zatěžovacího odporu. Pro Rz ≤ 500Ω je výstup proudový,pro Rz ≥ 10kΩ je výstup napěťový. Hodnota výstupního signálu může být přímo úměrná nebo nepřímo úměrná vzdálenosti. Čidla jsou využívána např. pro spojité měření výšky hladiny.

Kabely k ultrazvukovým čidlům Microsonic

2metrový kabel

5metrový kabel

bez kabelu

přímé

pravoúhlé

4-pól

KST4G-2

KST4A-2

5-pól

KST5G-2

KST5A-2

4-pól

KST4G-5

KST4A-5

5-pól

KST5G-5

KST5A-5

4-pól

STG4

5-pól

STG5

Kabel - obal je z PVC, 4x0,34mm2 nebo 5x0,25mm2.

Lineární výstup 4mA

Nastavené analogové okno

20mA

Zapojení konektorů s kabelem

(1)

Hnědá

(2)

Bílá

(3)

Modrá

(4)

Černá

(5)

Šedá

1

2

1

4

3

4

5

2

3

Ultrazvuková čidla

M30x1,5

φ65

φ47,5

M30x1,5

Tvar

M30x128

M30x128

M30x128

M30x136

M30x140

Jmen. dosah Sn (mm)

30 až 250

60 až 350

200 až 1300

350 až 3400

800 až 6000

Obal Nastavení dosahu

14 0

48

73

73

M30x1,5

13 6

12 8

12

8

12 8 73

M30x1,5

M30x1,5

TlaËÌtko T2 Dioda D2 Dioda D1 TlaËÌtko T1




48

TtlaËÌtko T2 Dioda D2 Dioda D1 TlaËÌtko T1

mosaz-nikl

mosaz-nikl

mosaz-nikl

mosaz-nikl

mosaz-nikl

tlačítky nebo přes PC





5-pól. konektor

5-pól. konektor

5-pól. konektor

5-pól. konektor

5-pól. konektor

Připojení Objednací číslo ss verze PNP NO / NC

mic-25/D/HV/M30

mic-31/D/HV/M30

mic-101/D/HV/M30

mic-301/D/HV/M30

mic-601/D/HV/M30

2PNP NO / NC

mic-25/DD/HV/M30

mic-31/DD/HV/M30

mic-101/DD/HV/M30

mic-301/DD/HV/M30

mic-601/DD/HV/M30

Analogový výstup

mic-25/IU/HV/M30

mic-31/IU/HV/M30

mic-101/IU/HV/M30

mic-301/IU/HV/M30

mic-601/IU/HV/M30

(4-20mA/0-10V) Min. / Max. nap. napětí

12 až 30Vss

12 až 30Vss

12 až 30Vss

12 až 30Vss

12 až 30Vss

Max zatěžovací proud (Ia)

500 mA

500 mA

500 mA

500 mA

500 mA

Frekvence ultrazvuková

320kHz

400kHz

200kHz

120kHz

80kHz

Opakovatelná přesnost

±1mm

±1mm

±2mm

±3mm

±4mm

Časová odezva analog.výst.

40ms

55ms

70ms

130ms

225ms

Třída krytí Napájecí proud bez zátěže

IP65

IP65

IP65

IP65

IP65

≤60mA (≤70mA verze UI)





-20 až +70oC

-20 až +70oC

-20 až +70oC

-20 až +70oC

-20 až +70oC

ano

ano

ano

ano

ano

ano

ano

ano

ano

ano

Provozní teplota Indikátor 3-barevná LED Ochrana proti zkratu a přepólování

1 (Hnědá) +V

1 (Hnědá) +V

(+)

(+)

2 (Bílá)

2 (Bílá) výstup D1

5 (Šedá) komunikace


Zapojení mic-xxx/D

Zapojení mic-xxx/DD

4 (Černá) výstup D

4 (Černá) výstup D2 Rz

Rz 3 (Modrá) 0V

Rz

3 (Modrá) 0V

(-)

1 (Hnědá) +V

(-)

(+)

2 (Bílá) výstup IU 5 (Šedá) komunikace

Zapojení mic-xxx/IU

4 (Černá) Rz 3 (Modrá) 0V

(-)

PIN č.

Typ D

Typ DD

Typ IU

Barva vodiče

1 2 3 4 5

+V 0V Výstup Komunikace s PC

+V Výstup 1 0V Výstup 2 Komunikace s PC

+V Analog. 0V Komunikace s PC

Hnědá Bílá Modrá Černá Šedá

2

1 5

3

4


Tvar Jmen. dosah Sn (mm) Obal Nastavení dosahu

M30x84

M30x84

M30x84

M30x102

M30x105

30 až 250

60 až 350

200 až 1300

350 až 3400

800 až 6000

mosaz-nikl

mosaz-nikl

mosaz-nikl

mosaz-nikl

mosaz-nikl






5-pól. konektor

5-pól. konektor

5-pól. konektor

5-pól. konektor

5-pól. konektor

Připojení Objednací číslo ss verze PNP NO / NC

mic+25/D/TC

mic+35/D/TC

mic+130/D/TC

mic+340/D/TC

mic+600/D/TC

2PNP NO / NC

mic+25/DD/TC

mic+35/DD/TC

mic+130/DD/TC

mic+340/DD/TC

mic+600/DD/TC

mic+25/IU/TC

mic+35/IU/TC

mic+130/IU/TC

mic+340/IU/TC

mic+600/IU/TC

mic+25/DIU/TC

mic+35/DIU/TC

mic+130/DIU/TC

mic+340/DIU/TC

mic+600/DIU/TC

Analogový výstup (4-20mA/0-10V) PNP NO/NC - analog. výstup (4-20mA/0-10V) Min. / Max. nap. napětí

9 až 30Vss

9 až 30Vss

9 až 30Vss

9 až 30Vss

9 až 30Vss

Max. zatěžovací proud (Ia)

200 mA

200 mA

200 mA

200 mA

200 mA

Frekvence ultrazvuková

320kHz

400kHz

200kHz

120kHz

80kHz

Opakovatelná přesnost

±0,15%

±0,15%

±0,15%

±0,15%

±0,15%

Časová odezva analog.výst.

50ms

70ms

110ms

180ms

240ms

Třída krytí

IP67

IP67

IP67

IP67

IP67

≤80mA

≤80mA

≤80mA

≤80mA

≤80mA

Napájecí proud bez zátěže

-25 až +70oC

-25 až +70oC

-25 až +70oC

-25 až +70oC

-25 až +70oC

3-digitový displej LED, 2 tříbarevné LED





ano

ano

ano

ano

ano

Provozní teplota Indikace Ochrana proti zkratu a přepólování

1 (Hnědá) +V

1 (Hnědá) +V

(+)



Zapojení mic+xxx/D

Zapojení mic+xxx/DD


4 (Černá) výstup D2 Rz

Rz 3 (Modrá) 0V

Rz

3 (Modrá) 0V

(-)

1 (Hnědá) +V

(-)

1 (Hnědá) +V

(+)

(+)

2 (Bílá) výstup IU

2 (Bílá) výstup IU

Zapojení mic+xxx/IU

(+)

2 (Bílá) výstup D1

2 (Bílá)



4 (Černá)


Zapojení mic+xxx/DIU

Rz

Rz 3 (Modrá) 0V

Rz

3 (Modrá) 0V

(-)

PIN č.

Typ D

Typ DD

Typ IU

Typ DIU

Barva vodiče

1 2 3 4 5

+V 0V Výstup D Komunikace s PC

+V Výstup D1 0V Výstup D2 Komunikace s PC

+V Analogový IU 0V Komunikace s PC

+V Analogový IU 0V Výstup D1 Komunikace s PC

Hnědá Bílá Modrá Černá Šedá

(-)

2

1 5

3

4

microsonic zws, jedno z nejmenších ultrazvukových čidel

Nové ultrazvukové čidlo zws je nejmenší v kvádrovém provedení s tlačítkem "Teach-in"

Hlavní přednosti l Nejmenší ultrazvukové čidlo v kvádrovém provedení ::: umožňuje nová řešení l Krabička je podobná jako u fotoelektrických čidel ::: vhodná alternativa pro kritická řešení l 0.20mm rozlišení ::: pro přesné měření vzdálenosti l Podstatně zúžené pole detekce ::: pro lepší rozlišení v prostoru l Ukládání do paměti snímaných bodů tlačítkem "Teach-in" ::: použití horního zabudovaného tlačítka l Volitelná funkce spínání ::: použitím tlačítka "Teach-in" l Synchronizace ::: pro současný provoz několika čidel v malém prostoru l Verze s PNP a NPN logikou ::: zpracování signálů pod naprostou kontrolou l Provozní napětí 20-30V ss

::: použití různých zdrojů

l Konektor M8x1 ::: pro snadné a rychlé připojení


0.15 m

Miniaturní rozměry

Řízení výstupu

čidla pouhých 20 x 32 x 12mm.

Kolík 2 na konektoru lze použít k

blokování čidla

Start

synchronizaci libovolného počtu čidel. Na řídící vstup se přivede

–UB

impuls obdelníkového průběhu a

Tlačítko "Teach-in"

blokování čidla

+UB

t i > 150 µs

8 ms < t p < 1 s

šířky t i > 150 µs mezi (opakovací

Tlačítko na horní straně čidla umož-

doba může být v rozsahu od 8ms

ňuje snadné nastavení vzdálenosti detekce. Stačí umístit snímaný předmět na požadovanou vzdálenost od

Externí synchronizační signál

do 1s. Úroveň H na synchronizačním vstupu blokuje funkci čidla.

čidla a stisknout tlačítko "Teach-in"

Zóna detekce

na 3 sekundy.

u zws se podstatně zmenšil průměr detekční zóny.

Stisknutí tlačítka "Teach-in"

Rovněž slepá zóna je omezena

10 sekund, mění se režim výstupní funkce mezi spínáním a rozpínáním.

na pouhých 20mm.

Zúžené pole detekce ultrazvukem

1 hnědý

U

Verze s výstupem

2 bílý 4 černý 3 modrý

+ UB Řídící vstup D - UB

PNP a NPN

Jmenovitý dosah

Slepá zóna Jmenovitý dosah Maximální dosah Úhel rozptylu signálu Frekvence ultrazvuková Rozlišení Opakovatelná přesnost Přesnost Napájecí napětí UB Max. zvlnění UB Proudová spotřeba bez zátěže Krabička Třída krytí podle EN 60 529 Připojení Ovládání Indikace Programovatelnost Synchronizace Provozní teplota Skladovací teplota Hmotnost Spínání výstupu Hystereze spínání Frekvence spínání Časová odezva Čas zotavení po připojení Objednací číslo

20–150 mm

20–150 mm

20 mm 150 mm 250 mm Viz. graf 380 kHz 0.20 mm ± 0.15% Teplotní odchylka0.17%/°C 20-30 V ss, ochrana proti přepólování ± 10% < 25 mA ABS,Ultrazvukové čidlo: polyuretanová pěna, pryskyřice epoxy s obsahem skla IP 67 4-kolíkový konektor M8 s indikací Tlačítko "Teach-in" Zelená LED: provoz, žlutá LED: stav výstupu Ne Ano, externí –20°C až +70°C –40°C až +85°C 10 g pnp, UB–2 V, Imax= 200 mA, Volitelný NO/NC, chráněný proti zkratu 2 mm 25 Hz 40 ms < 300 ms zws-15/CD/HV/QS

20 mm 150 mm 250 mm Viz. graf 380 kHz 0.20 mm ± 0.15% Teplotní odchylka0.17%/°C 20-30 V ss, ochrana proti přepólování ± 10% < 25 mA ABS,Ultrazvukové čidlo: polyuretanová pěna, pryskyřice epoxy s obsahem skla IP 67 4-kolíkový konektor M8 s indikací Tlačítko "Teach-in" Zelená LED: provoz, žlutá LED: stav výstupu Ne Ano, externí –20°C až +70°C –40°C až +85°C 10 g npn, –UB+2 V, Imax= 200 mA, Volitelný NO/NC, chráněný proti zkratu 2 mm 25 Hz 40 ms < 300 ms zws-15/CE/HV/QS

Zásady ultrazvukové detekce

Recommend Documents