Ultraäänianturin käyttö teollisuusautomaatiossa

Tyypillisiä esimerkkejä ultraääniantureista

 

Ultraäänianturiantureita pidettiin aikoinaan liian vaikeina tai liian kalliina käyttää, mutta kustannusten alenemisen ja käytön helppouden myötä yhä useammat mekaaniset suunnittelijat ovat sisällyttäneet ultraäänianturit koneiden suunnitteluun. Ultraääniantureiden teollisia sovellusalueita ovat täyttöolosuhteiden havaitseminen, heijastavien esineiden ja aineiden havaitseminen, silmukkaköysien laajenemisen hallinta ja etäisyyksien mittaaminen. Seuraavassa on muutamia sovellusesimerkkejä:

 

Tarkasta pullo täyttöpajassa

 

Pääkohdat ultraäänianturin valinnassa:

 

Alue ja koko, havaitun kohteen koko vaikuttavat tehokkaaseen alueeseen ultraäänietäisyysanturi , anturin on tunnistettava tietty ääniaaltojen taso, jotta se herättää signaalin, suurempi esine voi heijastaa suurimman osan ääniaalloista anturiin, joten anturi voi Kohde havaitaan rajoissaan, ja pieni esine voi heijastaa vain hyvin vähän ääniaaltoja, mikä vähentää merkittävästi tunnistusaluetta.

 

Mitattava kohde, ihanteellinen kohde, jonka voi havaita pzt-ultraääniantureiden tulee olla suuri, litteä, tiheä esine, joka on sijoitettu pystysuoraan anturin anturipintaa kohti. Vaikeasti havaittavissa ovat ne, joiden alue A on hyvin pieni tai jotka on valmistettu ääntä vaimentavasta materiaalista, kuten vaahtomuovista, tai joiden kulma on anturin puoleinen. Jotkut vaikeasti havaittavat kohteet voidaan opettaa ensin kohteen taustapinnalle ja sitten reagoida anturin ja taustan väliin sijoitettuun esineeseen.

 

Nesteen mittaukseen käytettäessä nesteen pinnan on oltava ultraäänianturia kohti pystysuorassa. Jos nesteen pinta on hyvin epätasainen, anturin vasteaikaa tulee säätää pidemmäksi. Se laskee näiden muutosten keskiarvon ja voi verrata kiinteää lukemaa. Valita. Teollisuuden automaation tason parantuessa maailmassa on yhä monimutkaisempia sovelluksia, jotka myös asettavat yhä korkeampia vaatimuksia anturien toiminnalle. Tässä yhteydessä on syntynyt erityyppisiä ja periaatteellisia antureita, joista yksi on ultraäänianturi.

 

Ensimmäinen asia on selittää, mikä on ultraääniaalto: Me kaikki tiedämme, että ääni syntyy tärinästä. Se on eräänlainen aalto, joka etenee muihin suuntiin värähtelyn muodossa ilmassa tai muissa väliaineissa. Ääniaaltoja pzt-ultraäänimuuntimia, joiden taajuus on 20 Hz - 20 kHz. Ihmiskorva ei tunnista Joten kutsumme ääniaaltoja, joiden värähtelytaajuus on suurempi kuin 20 kHz, ultraääniaalloiksi. Sillä on korkean taajuuden, lyhyen aallonpituuden, pienen diffraktioilmiön, erityisen hyvän suunnan ja suunnatun etenemisen ominaisuudet. Ultraääniaallot tuottavat merkittävää heijastusta, kun ne kohtaavat epäpuhtauksia tai rajapintoja muodostaen kaikuja. Ultraäänianturit ovat antureita, jotka muuntavat ultraäänisignaalit muiksi energiasignaaleiksi, yleensä sähköisiksi signaaleiksi.

 

Periaatteessa ultraäänianturit voidaan jakaa neljään luokkaan: ultraäänimittausanturit, ultraääniläheisyysanturit, heijastava levy-ultraäänianturit ja läpäisevät MARPOSS-ultraäänianturit. Näistä neljästä tuotetyypistä heijastava levy-ultraääni ja läpäisevä ultraääni toimivat samalla periaatteella kuin peiliheijastus ja valosäteen läpi kulkeva valosähkö valosähköisissä antureissa, jotka ovat hyvin yksinkertaisia ​​eivätkä vaadi lisäselvityksiä.

 

Ultraäänietäisyysanturi ja ultraääniläheisyysanturi ovat tyypillisimpiä ja laajimmin käytettyjä. Niiden toimintaperiaatteet ovat samat, paitsi että yksi lähtö on kytkinarvo ja toinen on analoginen arvo. Periaate on seuraava:

 

Käynnistystila:

 

1. Anturi tuottaa joukon ääniaaltoja/pulsseja elektronisen oskillaattorin vaikutuksesta, ja sitten nämä ääniaallot lähetetään ympäröivään ilmaan.

 

2. Ääniaallot välittyvät anturista kohteeseen.

 

3. Kytke anturi vastaanottotilaan.

 

Vastaanottotila:

1. Osa kohteen heijastamasta kaiusta palaa anturiin.

 

2. Anturin mikroprosessori laskee lähetykseen ja vastaanottoon käytetyn ajan t. (Jos äänen nopeus väliaineessa on v, anturin ja kohteen välinen etäisyys on: S=v*t/2)

 

3. Mikroprosessori käyttää lähtösignaalia etäisyyden tai kytkinarvon näyttämiseksi.

 

Tällä tavalla täydellinen työprosessi saadaan päätökseen, ja periaate on myös hyvin yksinkertainen.

 

Seuraavaksi on kysymys soveltamisesta. Vaikka Ultraäänitasoanturit ja valosähköiset anturit voivat korvata toisensa joissakin sovelluksissa, useimmiten ne täydentävät toisiaan.

 

Ultraääniantureiden edut valosähköisiin sensoreihin verrattuna:

 

Voi ohittaa pienet esteet (kuten pöly, valosähkö on ehdottomasti kielletty tässä ympäristössä).

 

Voi mitata nesteen asennon. (esim. nestetason valvontaan)

 

Osaa mitata läpinäkyviä esineitä. (kuten lasin olemassaolo tai puuttuminen tai siirtymätiedot)

 

Ei vaikuta esineen pinnan väriin. (erittäin tummat tai erittäin kirkkaat pinnat)

 

Ultraääniantureita voidaan käyttää öljyisissä ympäristöissä. (Vaikka öljyä roiskuisi tunnistuspinnalle, anturi voi silti toimia normaalisti, mutta jos öljyä roiskuu valosähköisen anturin lähetys- ja vastaanottopinnalle, valosähkö ei toimi)