4
Zásady ultrazvukové detekce
str. 142
Kabely a zapojení
str. 145
Ultrazvukové snímače MIC+
str. 146
Ultrazvukové snímače ZWS
str. 147 Ultrazvukové snímače
Ultrazvukové snímače
Ultrazvukové snímače Zásady ultrazvukové detekce
Mic+25 Slepá zóna 0 mm až 30 mm Dosah 250 mm Mezní hodnota dosahu 350 mm
-125 mm
-100 mm
-75 mm
-50 mm
-25 mm
-25 mm
-0 mm
-125 mm
-50 mm
Velice zúžený signál zvláště vhodný pro měření hladin v malých nádržích a vzdáleností malých předmětů.
-75 mm
-100 mm
Princip ultrazvukové detekce Ultrazvukový snímač cyklicky vysílá vysokofrekvenční impuls, který se šíří prostorem rychlostí zvuku. Pokud narazí na nějaký předmět, odrazí se od něj a vrací se zpět k snímači jako ozvěna. Z časového intervalu mezi vysláním impulsu a návratem ozvěny odvodí snímač vzdálenost k předmětu.
-0 mm
1. Vyslání zvukového impulsu 2. Odraz
-25 mm -50 mm ausgerichtete Vyrovnaná plocha Platte -75 mm
3. Příjem ozvěny -100 mm Trubka ø 10 mm Rohr ø 10 mm -125 mm -150 mm -175 mm -200 mm
Vzhledem k tomu, že ultrazvukové snímače 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 tedy použít bez problému na průhledné materiály a tenké fólie. Tyto snímače umožňují měřit vzdálenosti od 30 mm do 10 m s přesností 1 mm. Některé snímače 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 snímače.
-225 mm 250 mm
-250 mm -275 mm -300 mm -325 mm -350 mm -375 mm
Definice pojmů
-200 mm
-250 mm
-150 mm
-100 mm
-50 mm
-0 mm
-50 mm
-100 mm
Mezní dosah
-200 mm
Dosah
Slepá zóna 0 mm až 60 mm Dosah 350 mm Mezní hodnota dosahu 600 mm
-150 mm
0 Slepá zóna
Mic+35
-250 mm
Předmět
Nastavená vzdálenost detekce
-0 mm -50 mm -100 mm
Dosah Důležitým prvkem výběru je dosah snímače a s tím spojené 3-rozměrné šíření signálu prostorem. Dosah určuje do jaké vzdálenosti může ultrazvukový snímač měřit běžné odrazivé předměty s dostatečnou rezervou spolehlivé funkce. U předmětů s dobrou odrazivostí, lze snímač 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 snímačů. 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 snímači. Mimo modře vyznačené zóny není snímač schopen vyhodnotit přítomnost předmětu.
-150 mm Vyrovnaná plocha -200 mm -250 mm Trubka ø 27 mm -300 mm 350 mm
-350 mm -400 mm -450 mm -500 mm -550 mm -600 mm -650 mm -700 mm
142
241 484 940
•
Fax: 241 484 941
Ultrazvukové snímače
-3.000 mm
-1.800 mm
-2.400 mm
0 mm až 800 mm 6000 mm 8000 mm
-1.200 mm
-0 mm
-600 mm
-1.200 mm
-600 mm
Slepá zóna Dosah Mezní hodnota dosahu
-1.800 mm
-800 mm
Mic+600
-3.000 mm
-1.000 mm
-600 mm
-400 mm
-200 mm
-0 mm
-400 mm
-200 mm
-600 mm
-800 mm
Slepá zóna 0 mm až 200 mm Dosah 1300 mm Mezní hodnota dosahu 2000 mm
-1.000 mm
Mic+130
-2.400 mm
-0 mm
-0 mm
-200 mm
-600 mm
-400 mm
-1.200 mm Vyrovnaná plocha
Vyrovnaná plocha
-1.800 mm
-600 mm
-2.400 mm
-800 mm Trubka ø 27 mm
Trubka ø 27 mm
-3.000 mm
-1.000 mm -1.200 mm
-3.600 mm
-1.400 mm
-4.200 mm
-1.600 mm
-4.800 mm
1300 mm
-5.400 mm
-1.800 mm 6000 mm
-6.000 mm
-2.200 mm
-6.600 mm
-2.400 mm
-7.200 mm
-2.600 mm
-7.800 mm
-2.800 mm
-8.400 mm
-3.000 mm
-9.000 mm
Mic+340
-2.000 mm
-1.600 mm
-1.200 mm
-800 mm
-0 mm
-400 mm
-400 mm
-800 mm
-1.200 mm
-1.600 mm
Slepá zóna 0 mm až 350 mm Dosah 3400 mm Mezní hodnota dosahu 5000 mm
-2.000 mm
-2.000 mm
ZWS-15 Slepá zóna 0 mm až 20 mm Dosah 150 mm Mezní hodnota dosahu 250 mm
8 cm
4 cm
0 cm
4 cm
-0 mm
8 cm 0 cm
-400 mm Vyrovnaná plocha 4 cm
-800 mm -1.200 mm -1.600 mm Trubka ø 27 mm
8 cm Trubka ø 10 mm
-2.000 mm -2.400 mm
12 cm
-2.800 mm -3.200 mm
16 cm
3500 mm -3.600 mm -4.000 mm
20 cm
-4.400 mm -4.800 mm
Plocha Plocha 24 cm
-5.200 mm -5.600 mm -6.000 mm
Tel.: 241 484 940
•
Fax: 241 484 9
143
Ultrazvukové snímače Příklady aplikací Standardní režim - senzor přiblížení Přiblíží-li se předmět k snímači 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.
Nastavený aktivní výstup *
Neaktivní výstup
Aktivní výstup
Odrazová plocha
Nastavené okno * absence předmětu = neaktivní výstup
Nastavená vzdálenost detekce
Režim okénkového komparátoru Výstup je aktivován, je-li předmět uvnitř okna definovaného dvěmi mezními hodnotami. Tak lze například kontrolovat správnou velikost lahví v krabicích. Příliš vysoké nebo příliš nízké lahve budou vyloučeny.
Neaktivní výstup
Reflexní režim Funkce podobná jako u reflexní optické závory. Snímač pracuje v režimu okénkového komparátoru tak, aby odrazová plocha (např.plech) byla uvnitř okna. Výstup snímače 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.
Aktivní výstup
Snímače s analogovým výstupem Ultrazvukové snímače s analogovým výstupem mají výstupní signál buď proudový (4 – 20 mA) nebo napěťový (0 – 10 V). Typ výstupního signálu je určen hodnotou zatěžovacího odporu. Pro Rz ≤ 500 Ω je výstup proudový, pro Rz ≥ 10 kΩ je výstup napěťový. Hodnota výstupního signálu může být přímo úměrná nebo nepřímo úměrná vzdálenosti. Snímače jsou využívány například pro spojité měření výšky hladiny.
Lineární výstup
Neaktivní výstup
20 mA
4 mA
Nastavená vzdálenost detekce
Nastavené analogové okno
Režim s potlačeným popředím Potlačení rušivých ozvěn pocházejících z hran ležících mezi snímačem a předmětem. Při plnění lahví a měření maxima hladiny lze takto například potlačit ozvěnu ze zúženého hrdla.
4 bar
Potlačení ozvěny
Vyloučení aktivace výstupu rušivou ozvěnou
144
Aktivní výstup
Neaktivní výstup
Nastavená vzdálenost detekce
241 484 940
•
Fax: 241 484 941
Ultrazvukové snímače Schemata zapojení ultrazvukových snímačů 1 (Hnědá) +V
Zapojení MIC+xxx/D
1 (Hnědá) +V
(+)
2 (Bílá)
2 (Bílá) výstup 1
Zapojení MIC+xxx/DD
5 (Šedá) komunikace 4 (Černá) výstup
Rz
1 (Hnědá) +V
Rz
Rz (Modrá) 0V
1 (Hnědá) +V
Zapojení ZWS-15
5 (Šedá) komunikace 4 (Černá) výstup 2
(-)
(+)
2 (Bílá) Řídící vstup 4 (Černá) výstup
Rz
3 (Modrá) 0V
(Šedá) komunikace (Černá)
Rz
(-)
(+)
2 (Bílá) výstup IU
Zapojení MIC+xxx/DIU
Zapojení MIC+xxx/IU
5 (Šedá) komunikace
3 (Modrá) 0V
(-)
(+)
(Bílá) výstup
4 (Černá) výstup 2
Rz 3 (Modrá) 0V
1 (Hnědá) +V
(+)
Rz 3 (Modrá) 0V
(-)
(-)
Kabely s konektory a konektory firmy Microsonic Kabely s konektory M12 k ultrazvukovým snímačům Microsonic
2 metrový kabel
5 metrový kabel
bez kabelu
počet pólů
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 2
2
Kabel - obal je z PVC, 4 x 0,34 mm nebo 5 x 0,25 mm .
(1)
Hnědá
(2)
Bílá
(3)
Modrá
(4)
Černá
(5)
Šedá
1
2
1
4
3
4
5
2
3
Kabely s konektory M8 k ultrazvukovým snímačům ZWS-15 počet pólů
přímé
pravoúhlé
2 metrový kabel
4 - pól
KST4G-2/M8
KST4A-2/M8
5 metrový kabel
4 - pól
KST4G-5/M8
KST4A-5/M8
2
Kabel - obal je z PVC, 4 x 0,25 mm .
(1)
Hnědá
(2)
Bílá
(3)
Modrá
(4)
Černá
4
2
3
1
Tel.: 241 484 940
•
Fax: 241 484 9
145
Ultrazvukové snímače Ultrazvukové snímače - řada MIC+ M12x1
M12x1
M12x1
M12x1
M12x1
M30x1,5
M30x1,5
102
72
69
5
84
22,5
36
19,5
5
33
51 5
5
51
51
5
M30x1,5
105
M30x1,5 84
84
M30x1,5
ø 47,5
ø 65
Tvar M30 x 84 M30 x 84 M30 x 84 M30 x 102 M30 x 105 60 až 350 mm 200 až 1300 mm 350 až 3400 mm 800 až 6000 mm Jmen. dosah Sn 30 až 250 mm mosaz - nikl mosaz - nikl mosaz - nikl mosaz - nikl Obal mosaz - nikl tlačítky / přes PC tlačítky / přes PC tlačítky / přes PC tlačítky / přes PC tlačítky / přes PC Nastavení dosahu Připojení 5 - pól. konektor 5 - pól. konektor 5 - pól. konektor 5 - pól. konektor 5 - pól. konektor Objednací číslo: MIC+35/D/TC MIC+130/D/TC MIC+340/D/TC MIC+600/D/TC PNP NO/NC MIC+25/D/TC MIC+35/DD/TC MIC+130/DD/TC MIC+340/DD/TC MIC+600/DD/TC 2x PNP NO/NC MIC+25/DD/TC MIC+35/IU/TC MIC+130/IU/TC MIC+340/IU/TC MIC+600/IU/TC Analog. výstup MIC+25/IU/TC (4 - 20 mA/0 - 10 V) MIC+25/DIU/TC MIC+35/DIU/TC MIC+130/DIU/TC MIC+340/DIU/TC MIC+600/DIU/TC PNP NO/NC + analog. (4 - 20 mA/0 - 10 V) 9 až 30 Vss 9 až 30 Vss 9 až 30 Vss 9 až 30 Vss Napájecí napětí 9 až 30 Vss 200 mA 200 mA 200 mA Max. zatěž. proud Ia 200 mA 200 mA 120 kHz 80 kHz Frekvence ultrazv. 320 kHz 400 kHz 200 kHz ± 0,15 % ± 0,15 % ± 0,15 % ± 0,15 % Opakov. přesnost ± 0,15 % 70 ms 110 ms 180 ms 240 ms Časová odezva 50 ms IP 67 IP 67 IP 67 IP 67 Třída krytí IP 67 ≤ 80 mA ≤ 80 mA ≤ 80 mA ≤ 80 mA Nap. proud bez R ≤ 80 mA -25 až +70 oC -25 až +70 oC -25 až +70 oC -25 až +70 oC Provozní teplota -25 až +70 oC Indikace 3-digit. LED displej 3-digit. LED displej 3-digit. LED displej 3-digit. LED displej 3-digit. LED displej 2 tříbarevné LED 2 tříbarevné LED 2 tříbarevné LED 2 tříbarevné LED 2 tříbarevné LED Ochr. proti zkratu ano ano ano ano ano a přepólování
Vývody snímačů PIN č.
Typ D
Typ DD
Typ IU
Typ DIU
Barva vodiče
1
+V
+V
+V
+V
Hnědá
2
-
Výstup D1 (PNP)
Analogový IU
Analogový IU
Bílá
3
0V
0V
0V
0V
Modrá
4
Výstup D (PNP)
Výstup D2 (PNP)
-
Výstup D1 (PNP)
Černá
5
Komunikace s PC
Komunikace s PC
Komunikace s PC
Komunikace s PC
Šedá
1
2 5 3
146
4
241 484 940
•
Fax: 241 484 941
Ultrazvukové snímače Ultrazvukové snímače - řada ZWS-15
24
32
4
17,6
4
17,6
32
24
4,2
3,2
4,2
3,2
2,6 3,9
3,9
2,6 M8x1 10,7
M8x1 10,7
Tvar 36 x 12 x 22 36 x 12 x 22 20 mm 20 mm Slepá zóna 150 mm 150 mm Jmen. dosah Sn 250 mm 250 mm Maximální dosah Rozlišení 0,20 mm 0,20 mm Připojení 4 - pól. konektor M8 4 - pól. konektor M8 ZWS-15/CD/HV/QS ZWS-15/CE/HV/QS Objednací číslo: NPN, -Ub+2 V, volitelný NO/NC Výstup PNP, Ub-2 V, volitelný NO/NC ano - externí ano - externí Synchronizace Obal krabička: ABS, senzor: polyuretanová pěna, krabička: ABS, senzor: polyuretanová pěna, epoxy pryskyřice s obsahem skla epoxy pryskyřice s obsahem skla Napájecí napětí 20 až 30 Vss 20 až 30 Vss Max. zvlnění Ub ± 10 % ± 10 % 200 mA 200 mA Max. zatěž. proud Ia Frekvence ultrazvuková 380 kHz 380 kHz ± 0,15 % Opakovatelná přesnost ± 0,15 % Časová odezva 40 ms 40 ms IP 67 Třída krytí podle EN60529 IP 67 ≤ 25 mA Nap. proud bez zátěže ≤ 25 mA -25 až +70 oC -25 až +70 oC Provozní teplota Indikace zelená LED: provoz, žlutá LED: stav výstupu zelená LED: provoz, žlutá LED: stav výstupu Ochr. proti zkratu a přepólování ano ano Hmotnost 10 g 10 g Externí synchronizační signál 0.15 m
blokování snímače
Kolík 2 na konektoru lze použít k synchronizaci libovolného počtu snímačů. Na řídící vstup se přivede impuls obdélníkového průběhu a šířky ti > 150 μs. Opakovací doba může být v rozsahu od 8 ms do 1 s. Úroveň H na synchronizačním vstupu blokuje funkci snímače.
blokování snímače
+U B
Tlačítko "Teach - in" Tlačítko na horní straně snímače umožňuje snadné nastavení vzdálenosti detekce. Stačí umístit snímaný předmět na požadovanou vzdálenost od snímače a stisknout tlačítko „Teach-in“ na 3 sekundy. Stisknutím tlačítka na více jak 10 sekund, se mění režim výstupní funkce mezi spínáním a rozpínáním.
Start –U B t i > 150 µs
8 ms < t p < 1 s
PIN č.
ZWS-15/CD ...
ZWS-15/CE ...
Barva vodiče
1
+V
+V
Hnědá
2
Řídící vstup
Řídící vstup
Bílá
3
0V
0V
Modrá
4
Výstup PNP
Výstup NPN
Černá
2
4
1
3
Tel.: 241 484 940
•
Fax: 241 484 94
147
