Sensori ultrasonici versatili: opzioni di output e applicazioni nell'automazione industriale
Sensori ultrasonici versatili: opzioni di output e applicazioni nell'automazione industriale
I sensori a ultrasuoni mostrano prestazioni eccellenti nelle applicazioni di posizionamento senza contatto e misurazione della distanza. Non sono influenzati da colore e forma e non sono limitati dal materiale del target misurato. Di conseguenza, sono stati ampiamente utilizzati in scenari di automazione industriale.
Principio di funzionamento dei sensori a ultrasuoni
I sensori a ultrasuoni sfruttano le proprietà delle onde sonore per fornire una soluzione di rilevamento precisa e senza contatto per misurare lo stato e la distanza degli oggetti. Il sensore funziona emettendo onde sonore meccaniche ad alta frequenza e ricevendo le onde sonore riflesse dall'oggetto. Calcolando il tempo o l'energia tra le onde sonore emesse e ricevute, determina la distanza o lo stato precisi dell'oggetto target.
I sensori a ultrasuoni differiscono dai normali interruttori di prossimità e dai sensori fotoelettrici. Rispetto agli interruttori di prossimità induttivi o capacitivi, hanno un raggio di rilevamento più lungo; rispetto ai sensori fotoelettrici, possono funzionare in ambienti più difficili e non sono influenzati dal colore dell'oggetto target o dalla presenza di polvere, nebbia, ecc. nell'aria. I sensori a ultrasuoni sono adatti per rilevare vari stati di oggetti, come liquidi, materiali trasparenti, materiali riflettenti e particolato.
1. Uscita di commutazione, impostazione NO/NC
3. Uscita digitale: RS485
Il sensore è impostato di default sul protocollo Modbus dalla fabbrica. Protocolli personalizzati possono essere configurati in base alle esigenze del cliente.
2. Uscita analogica, modalità su/giù impostata
Il tipo di uscita di corrente analogica del sensore è impostato sul valore della distanza di rilevamento minima e sul valore della distanza di rilevamento massima, che corrispondono rispettivamente a 4 mA e 20 mA.
Sia il tipo di uscita analogica in tensione che quello in corrente possono essere impostati per passare alla modalità di declino impostando i punti A2 nelle vicinanze.
4. Modalità interruttore di prossimità
Il sensore imposta un punto di commutazione indipendente, A2. Diverse uscite vengono attivate quando il bersaglio passa entro la distanza corrispondente del punto di commutazione A2. Il punto di commutazione può essere impostato arbitrariamente entro l'intervallo di rilevamento.
Questa modalità operativa è adatta per applicazioni quali il conteggio o il rilevamento della presenza su nastri trasportatori.
5. Modalità finestra (modalità intervallo)
In modalità finestra, il sensore può impostare due punti di commutazione, A1 e A2. Ogni uscita viene attivata solo nell'intervallo da A1 a A2. Questi due punti di commutazione possono essere impostati arbitrariamente nell'intervallo di rilevamento.
Questa modalità operativa è adatta per applicazioni come il rilevamento del tasso di difetti. Ad esempio, può essere utilizzata per controllare se le bottiglie all'interno di una cassa di legno soddisfano gli standard di altezza, rilevando prodotti troppo alti o troppo bassi.
6. Modalità retroriflettente
La modalità retroriflettente è essenzialmente una modalità speciale a finestra in cui un riflettore fisso viene posizionato all'interno della finestra impostata. Il sensore emetterà un segnale finché l'oggetto bersaglio ostruisce completamente il riflettore.
Questa modalità operativa è simile ai sensori fotoelettrici retroriflettenti. I sensori a ultrasuoni non richiedono un riflettore dedicato; è possibile utilizzare qualsiasi oggetto riflettente, indipendentemente dal fatto che il bersaglio assorba o reindirizzi le onde sonore. Questa modalità può essere utilizzata per rilevare schiuma o altri materiali fonoassorbenti.
7. Modalità Dual-Switch (Modalità Isteresi)
Il sensore imposta i punti A1 e A2 all'interno del range di rilevamento. Quando il target raggiunge il punto A1 o A2, l'uscita commuta. Quando il target si sposta da A1 (A2) ad A2 (A1), il sensore mantiene lo stato di commutazione corrente. L'uscita commuta di nuovo allo stato originale solo quando il target supera il punto A2 (A1).
Questa modalità operativa viene utilizzata per il controllo automatico dei livelli dei liquidi e dei materiali.
8. Modalità di uscita analogica
All'interno dell'intervallo di rilevamento effettivo, il sensore può impostare arbitrariamente i punti A1 e A2. Il valore della distanza tra i punti A1 e A2 viene emesso proporzionalmente come segnale di tensione (0-10 V) o corrente (4-20 mA).
Le informazioni sulla distanza dell'oggetto target vengono emesse linearmente e in tempo reale come segnale analogico. A seconda delle posizioni dei punti A1 e A2, il sensore può passare dalla modalità ascendente a quella discendente.
Questa modalità operativa è adatta a varie applicazioni di controllo in tempo reale, come PLC e convertitori di frequenza.
9. Modalità di uscita digitale (IO-LINK, RS232, RS485, TTL, CAN, ecc.)
I segnali dei sensori possono comunicare in tempo reale a diversi livelli dell'architettura del sistema. I valori di distanza misurati vengono trasmessi al controller sotto forma di bit di dati seriali.
Questa modalità operativa è adatta a vari sistemi sviluppati.
10. Sensori di rilevamento a ultrasuoni di fogli singoli e doppi
Il rilevamento di fogli singoli e doppi a ultrasuoni funziona utilizzando una configurazione a fascio passante, valutando l'energia delle onde sonore che attraversano diversi conteggi di fogli per determinare il numero di strati. Questo metodo è utilizzato per rilevare fogli singoli o doppi di materiali come carta, pellicola, fogli di plastica e lamine metalliche.
Applicazioni dei sensori a ultrasuoni
I sensori a ultrasuoni mostrano prestazioni eccellenti nelle applicazioni di posizionamento senza contatto e misurazione della distanza. Non sono influenzati da colore e forma e non sono limitati dal materiale del target misurato. Di conseguenza, sono stati ampiamente utilizzati in scenari di automazione industriale.
🔸Campo industriale: utilizzato per il rilevamento del livello del liquido, il rilevamento di oggetti, la misurazione della distanza e altre applicazioni, come l'imballaggio, la produzione di bottiglie, le apparecchiature di ispezione per la movimentazione dei materiali e la lavorazione della plastica.
🔸Industria automobilistica: utilizzato per radar di retromarcia, parcheggio automatico e rilevamento ostacoli, migliorando la sicurezza e la comodità di guida.
🔸Biomedico: In campo medico, i sensori a ultrasuoni vengono utilizzati per l'imaging e la diagnosi, ad esempio negli esami ecografici (ultrasuoni B).
Ampie applicazioni dei sensori a ultrasuoni
🔸Rilevamento liquidi: I sensori a ultrasuoni possono rilevare quasi tutti i tipi di liquidi, tra cui acqua pura, vari oli e vari solventi, dimostrando la loro ampia applicabilità.
🔸Rilevamento di inchiostro e colorante: Questi sensori sono in grado di rilevare efficacemente inchiostri e coloranti di diversi colori, garantendo un controllo preciso in settori quali la stampa e l'imballaggio.
🔸Rilevamento di materiali trasparenti e riflettenti:
1. Materiali trasparenti: i sensori a ultrasuoni possono rilevare una varietà di materiali trasparenti, come bottiglie di vetro, lastre di vetro, pellicole trasparenti in PP (polipropilene), PE (polietilene) e PET (polietilene tereftalato), dimostrando le loro eccellenti prestazioni nel rilevamento di oggetti trasparenti.
2. Materiali riflettenti: possono anche rilevare materiali riflettenti, come lamine d'oro e d'argento, garantendo un funzionamento preciso anche in ambienti altamente riflettenti.
🔸Rilevamento del tessuto in fibra: I sensori a ultrasuoni riescono a rilevare facilmente tessuti in fibre di vari colori, sia scuri che chiari, il che li rende particolarmente adatti all'industria tessile e dell'abbigliamento.
🔸Controllo automatico del livello:
1. Materiali solidi come i cereali: i sensori a ultrasuoni possono essere utilizzati per rilevare il livello di materiali solidi come i cereali, ottenendo un controllo e un monitoraggio automatici, migliorando così l'efficienza della gestione dello stoccaggio.
2. Livello della polvere: sono adatti anche per il controllo automatico del livello di materiali in polvere come carbone, segatura e cemento, garantendo la stabilità e la sicurezza del processo di produzione.
Caratteristiche principali dei sensori a ultrasuoni
Monitoraggio del livello di riempimento del materiale sfuso
Sensore di livello a ultrasuoni, i sensori a ultrasuoni sono ampiamente utilizzati in settori quali automazione industriale, magazzinaggio e logistica. Ad esempio, nel settore del magazzinaggio, i sensori a ultrasuoni possono essere utilizzati per monitorare le altezze del livello del materiale all'interno di un magazzino, consentendo il tempestivo rifornimento di materiali o la regolazione delle strategie di stoccaggio.
Monitoraggio del diametro del rotolo
🔸Principio di base
Un sensore a ultrasuoni calcola la distanza o la dimensione di un oggetto bersaglio emettendo impulsi a ultrasuoni e ricevendo i segnali riflessi. Nel rilevamento del diametro del rotolo, il sensore a ultrasuoni è installato sul lato o sopra il rotolo e allineato con il centro dell'albero del rotolo. Quando gli impulsi colpiscono il rotolo e si riflettono, il sensore calcola la distanza dalla superficie del rotolo in base al tempo di eco e alla velocità del suono. Combinando le misurazioni da più punti e le caratteristiche geometriche del rotolo, è possibile determinare il diametro.
🔸Vantaggi
1. Misurazione senza contatto: I sensori a ultrasuoni non entrano in contatto con la superficie del rullo, evitando così problemi di usura e contaminazione dovuti al contatto.
2. Alta precisione: Misurando con precisione il tempo di propagazione e la velocità del suono, è possibile ottenere misurazioni del diametro del rotolo ad alta precisione.
3. Forte capacità anti-interferenza: I sensori a ultrasuoni sono meno influenzati da fattori esterni come luce, onde elettromagnetiche e polvere, il che consente loro di funzionare stabilmente in ambienti complessi.
4. Capacità in tempo reale: I sensori a ultrasuoni possono misurare e trasmettere dati sul diametro del rotolo in tempo reale, facilitando il monitoraggio e l'elaborazione tempestivi da parte degli operatori.
🔸Fasi dell'applicazione
2. Calibrazione e configurazione: Calibrare e configurare il sensore a ultrasuoni in base alle esigenze effettive. Ciò include l'impostazione dell'intervallo di misurazione del sensore, la modalità di attivazione, i segnali di uscita e le regolazioni in base al materiale del rotolo e alle condizioni ambientali.
3. Acquisizione dati: Avviare il sensore per iniziare a raccogliere i dati sul diametro del rotolo. Il sensore emetterà continuamente impulsi ultrasonici e riceverà segnali riflessi, convertendo i risultati della misurazione in un output digitale.
4. Elaborazione dei dati: Monitorare l'output digitale dal sensore a ultrasuoni tramite un computer o un'interfaccia uomo-macchina e mapparlo sul diametro del rotolo. Utilizzare la scala lineare o altri algoritmi per calcolare il diametro del rotolo corrente in tempo reale.
5. Monitoraggio e allarme: Impostare sistemi di monitoraggio e meccanismi di allarme in base alle necessità. Quando il diametro del rotolo raggiunge una soglia preimpostata, il sistema attiverà un allarme per avvisare gli operatori di sostituire o gestire il rotolo tempestivamente.
Sensori ultrasonici compatti ad alte prestazioni per applicazioni impegnative
Sensori a ultrasuoni di varie dimensioni, intervalli di rilevamento e modalità di uscita offrono un'elevata flessibilità per adattarsi alle vostre applicazioni.
| Modelli | CSB12-120 | Codice CSB12-200 | CSB18-300 | Codice CSB18-500 | Codice CSB18-1000 | Codice CSC18-1000 | CSC30-2500 |
| Campo di rilevamento | 20 - 120 millimetri | 20 - 200 millimetri | 30 - 300 millimetri | 50 - 500 millimetri | 60 - 1000 millimetri | 60 - 1000 millimetri | 150 - 2500 millimetri |
| Zona cieca | Da 0 a 20 mm | Da 0 a 20 mm | 0-30 millimetri | 0-50 millimetri | 0-60 millimetri | 0-60 millimetri | 0-150 millimetri |
| Frequenza di commutazione | 55 Hz | Frequenza 45 Hz | Frequenza 45 Hz | Frequenza | Frequenza 19 Hz | — | |
Tempo di risposta | 18 millisecondi | 22 millisecondi | 22 millisecondi | 32 millisecondi | 52 millisecondi | 120 millisecondi | 160 millisecondi |
Isteresi | 1 millimetro | 2 millimetri | — | ||||
Tipo di connessione | M12 (4 pin) | M12 (5 pin) | M12 (5 pin) | ||||
| Modelli | CSB30-2000 | Codice CSB30-4000 | Codice articolo CSB30-6000 | CSR30-2000 | CSR30-3000 |
| Campo di rilevamento | 100 - 2000 millimetri | 200 - 4000 millimetri | 350 - 6000 millimetri | 100 - 2000 millimetri | 150 - 3000 millimetri |
| Zona cieca | 0-100 millimetri | 0-200 millimetri | 0-350 millimetri | 0-100 millimetri | 0-150 millimetri |
| Frequenza di commutazione | Frequenza 10 Hz | 5 Hz | 4 Hz | Frequenza 10 Hz | Frequenza di 9 Hz |
Tempo di risposta | 82 millisecondi | 162 millisecondi | 232 millisecondi | 82 millisecondi | 102 millisecondi |
Isteresi | ±2 millimetri | ±4 millimetri | ±5 millimetri | ±2 millimetri | ±3 millimetri |
Tipo di connessione | M12 (5 pin) | M12 (5 pin) | |||
| Modelli | Serie CSDB | Modelli | CSDA12-40 | CSDA18-60 | Codice CSDA30-100 |
| Profondità della scanalatura | 68 millimetri | Campo di rilevamento | 20 - 40 millimetri | 20 - 60 millimetri | 20 - 100 millimetri |
| Larghezza della fessura | 5 millimetri | Zona cieca | 5 mm davanti | 7 mm davanti | 7 mm davanti |
Tipo di connessione | M8 (4 pin) | Tipo di connessione | Cavo PVP da 2 m, 0,14 mm² | ||
Scenari instabili per i sensori a ultrasuoni
Per garantire un funzionamento stabile ed efficace dei sensori a ultrasuoni, si prega di considerare le seguenti situazioni prima di effettuare il test:
🔸La temperatura superficiale dell'oggetto bersaglio è superiore a 100°C.
🔸L'ambiente di rilevamento presenta velocità del vento superiori a 60 km/h.
🔸L'ambiente di utilizzo è ad altitudini superiori a 3000 metri.
🔸In ambienti sigillati dove la pressione supera 1,2 atmosfere standard.
🔸L'ambiente operativo è inferiore a -20°C o superiore a 70°C.
🔸In modalità non riflettore, rileva materiali con elevato assorbimento acustico, come feltro, lana, cotone o spugna di schiuma.
🔸Le onde sonore non possono propagarsi nel vuoto. I sensori a ultrasuoni non funzioneranno in ambienti sotto vuoto.
🔸Rilevamento di altre sostanze sconosciute e scenari di utilizzo incerti.
Per questo motivo, i sensori a ultrasuoni DADISICK hanno apportato quante più compensazioni possibili nel circuito per tenere conto di vari fattori influenti, come ad esempio i circuiti di compensazione della deriva termica nell'intera serie.
