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産業オートメーション分野における超音波センサーの応用
技術の進歩により、今日の超音波センサーは耐久性が高く、優れた検知機能を備えています。これらの新しいテクノロジーにより、 超音波レベルトランスデューサは 、よりシンプルで、より柔軟で、よりコスト効率が高くなります。これらの新しく強化された機能は、従来の超音波センサー アプリケーションを超えた新しい応用分野を開きます。今日の超音波センサーは、機械設計者に産業分野で見られる新しく創造的なソリューションを提供します。数年前、センサー技術の分野では、超音波センサーが常にバックアップの選択肢でした。設計者は、他のセンシング技術が機能しない場合にのみ超音波技術を選択します。一般に、透明な物体の検出、長距離センシングまたはローカルセンシングで発生します。この技術は、ターゲットの色が変化する場合にのみ使用されます。の
新しい技術の適用により、今日の超音波センサーは過酷な環境のテストに耐えることができます。
IP67 および IP69K 保護レベルの超音波センサーは、ボトル洗浄機などの湿った環境でも使用できます。
温度補償回路を内蔵しており、通常または変化する動作条件下で、明らかな温度変化がある場合、温度補償回路を使用して補正します。
テフロンモデルの表面 超音波圧電トランスデューサ には、有害な化学物質の侵食を防ぐために使用できる特別なコーティングが施されています。
高度なフィルター回路により、超音波センサーを電磁界干渉から保護できます。
新しいセンサーのセンサーヘッドは、より強力な自己保護能力を備えており、材料の損傷に耐え、汚れた環境に適応できます。
使いやすさ:
新世代の超音波センサーの注目すべき特徴は、ボタン設定、DIP スイッチのプログラミング、複数のプログラムの選択などの使いやすさです。
スイッチボタンはセンサーデバイスに埋め込まれており、設置されたセンサーの距離を非常に簡単に調整できます。対象物をセンサーの前に置き、ボタンを押すだけの非常に簡単な操作です。このセンサーは窓の大きさや距離の距離を自動で把握することができます。取り付けが簡単なため、同じセンサーをさまざまな用途に使用できます。
スイッチのプログラム方法は、単純な 圧電超音波センサーは 、特定の用途に合わせてカスタマイズできます。これらのパーソナライズされた機能には、応答時間、出力タイプ、デジタルおよびアナログのオプション、レベル/レベル制御の特別な設定が含まれます。
超音波センサーは通常、1 つのセンサーに複数の出力タイプを含みます。 2 つのスイッチ出力を備えたモデルは、1 つのセンサーを使用して異なる距離にある 2 つの物体を同時に感知できますが、スイッチ出力とアナログ出力を備えたセンサーは同時に測定に使用でき、アラーム出力を備えています。
これらの特性により、超音波センサーは他の技術センサーよりも柔軟で選択性が高くなります。
超音波センサー使用の基本原理
超音波センサーモジュールは、 センサーのヘッドにある圧力振動セラミックの振動を利用して、人間の耳には聞こえない高周波音波を生成して感知します。音波が物体に当たると、センサーは戻り波を受信できます。センサーは、音波の波長と、発信された音波と受信された音波の反射との時間差によって、物体の距離を測定できます。通常、センサーはボタンの設定により、物体の種類に関係なく、近距離と遠距離の 2 つの設定を行うことができます。そのような境界では、センサーは検出できます。たとえば、超音波センサーを液体で満たされたプールや小さなボールで満たされた箱に設置し、容器に音波を送信し、容器が満杯か空か、あるいは部分的に充満しているかを判断します。
超音波センサーも、独立した送信機と受信機のモデルを使用します。ゆっくりと移動する物体を検出する場合、または高速応答が必要な場合、または湿気の多い環境に適用される場合、この種のアンチシューティングまたは別個の超音波センサーが非常に役立ちます。当てはまること。超音波センサーは、透明な物体、液体、滑らかな物体、粗い物体、光沢のある物体、半透明の物質の表面、凹凸のある物体を検出する場合に使用されます。超音波センサーが適さない状況は、屋外、高温環境、圧力容器内、泡のある物体を検出できない場合です。
超音波センサー選択の重要なポイント:
範囲とサイズ: 検出された物体のサイズは、超音波センサーの最大有効範囲に影響します。センサーが励起されて信号を出力するには、一定レベルの音波を検出する必要があります。大きな物体はほとんどの音波をセンサーに反射する可能性があるため、センサーはその最大範囲内で物体を感知できますが、小さな物体は少量の音波しか反射できないため、明らかに感知範囲が減少します。
測定対象物：測定器で検出できる物体 超音波距離センサーは、 大きく、平らで、高密度の物体であり、センサーの感知面に面して垂直に配置される必要があります。検出が最も難しいのは、面積が非常に小さいもの、発泡体などの吸音材でできているもの、または角がセンサーに面しているものです。検出が難しい一部のオブジェクトは、最初にオブジェクトの背景表面に学習させてから、センサーと背景の間に置かれたオブジェクトに反応することができます。
液体の計測に使用する場合は、液体の面が超音波センサーに対して垂直になるようにする必要があります。液体の表面の凹凸が大きい場合は、センサーの応答時間を長く調整する必要があります。これらの変化を平均し、固定読み取り値を比較できます。選ぶ。
超音波センサーをレトロソニックモードで使用すると、不規則な物体の検出が可能になります。レトロソニック モードでは、超音波センサーはまず壁などの平らな背景を検出します。センサーと壁の間を物体が通過すると音波が遮断され、センサーはその遮断を感知して物体の存在を認識します。
振動: センサー自体の振動であれ、周囲の機械の振動であれ、距離測定の精度に影響を与えます。このとき、センサーの台座にゴム製の耐震装置を使用し、振動を軽減するなどの衝撃吸収策が考えられます。振動を除去または最小限に抑えることができます。
減衰：周囲温度の変化が緩やかな場合、温度補償付き超音波センサーは調整できますが、温度の変化が速すぎる場合、センサーは調整できません。
誤った判断：音波は、ガイドレールや固定器具などの近くの物体によって反射される可能性があります。検出の信頼性を確保するには、周囲の物体による音波の反射への影響を軽減または排除する必要があります。周囲の物体の誤検出を避けるために、多くの超音波センサーには、オペレーターが取り付けをガイドする LED インジケーターがあり、センサーが正しく取り付けられていることを確認し、エラーのリスクを軽減します。
超音波センサーの代表的な応用例
超音波センサーはかつては操作が難しすぎる、または高価すぎると考えられていましたが、コストの削減と使いやすさにより、ますます多くの機械設計者が超音波センサーを機械の設計に組み込んでいます。超音波センサーの産業用途には、充填状態の検出、反射物体や物質の検出、リングロープの拡張の制御、距離の測定などがあります。以下にいくつかの応用例を示します。
瓶詰め作業場で瓶を検査する様子
水処理や工場の生産作業場で、液面を検出し、容器の充填を制御します。
液面制御では、ポンプインおよびポンプアウト機能ロジックと統合された超音波センサーにより液面を制御できます。
包装作業場で缶の蓋が曲がっていないか、蓋が無いかどうかを検出します。
超音波センサーの産業応用は急速に発展しています。かつては非常に高価で精度が低かったこの技術が、使いやすく高精度かつ低コストになりました。超音波センサーは、製品の品質向上、不良品の検出、有無確認などの工程管理において日常的に使用されているデバイスです。また、このセンサーはスクラップを削減し、部品の損傷によるダウンタイムを回避することで生産性を向上させます。将来的には、この技術分野でのこのような製品の開発はこの傾向を継続するでしょう。これは課題ではありますが、業界では超音波センサーが品質管理、プロセスを含むあらゆる製造分野で使用されるということでコンセンサスが得られています。制御と検出の両方に大きな開発の可能性があります。
