Застосування ультразвукових перетворювачів в галузі промислової автоматизації

Застосування ультразвукових датчиків в галузі промислової автоматизації

Завдяки технічному прогресу сучасні ультразвукові датчики є дуже довговічними та мають чудові сенсорні можливості. Ці нові технології роблять Ультразвуковий датчик рівня простіший, гнучкіший і економічніший. Ці нещодавно вдосконалені функції відкривають нову область застосування за межі традиційних застосувань ультразвукових датчиків. Ультразвукові датчики сьогодні пропонують розробникам машин нове креативне рішення, яке можна знайти в галузях промисловості. Кілька років тому в області сенсорних технологій ультразвукові датчики завжди були резервним вибором. Дизайнери обирають ультразвукову технологію лише тоді, коли інші сенсорні технології не працюють. Як правило, це відбувається під час виявлення прозорих об’єктів, зондування на великій відстані або локального. Ця техніка використовується лише тоді, коли колір цілі змінюється. в

Застосування нової технології дозволяє сучасним ультразвуковим датчикам витримувати випробування в суворих умовах:

  Ультразвукові датчики з рівнем захисту IP67 та IP69K можна використовувати у вологих середовищах, наприклад, у пляшкомийних машинах.

 Вбудована схема температурної компенсації, за звичайних або змінних робочих умов, коли є очевидна зміна температури, схема температурної компенсації буде використовуватися для корекції.

Поверхня тефлонової моделі Ультразвуковий п'єзоперетворювач має спеціальне покриття, яке можна використовувати для захисту від ерозії шкідливих хімічних речовин.

Удосконалена схема фільтра може захистити ультразвуковий датчик від перешкод поля.

Нова сенсорна головка датчика має сильнішу здатність самозахисту, може протистояти пошкодженню матеріалу та адаптуватися до брудного середовища.

 

Простота використання:

Примітною особливістю нового покоління ультразвукових датчиків є простота використання, яка включає налаштування кнопок, програмування DIP-перемикачів і вибір кількох програм.

Кнопка перемикання вбудована в сенсорний пристрій, що дозволяє дуже легко регулювати відстань встановленого датчика. Дуже просто поставити мішень перед датчиком і натиснути кнопку. Цей датчик може автоматично визначити розмір вікна та відстань. Легке встановлення означає, що той самий датчик можна використовувати в багатьох різних програмах.

Спосіб програмування перемикачів означає, що простий п'єзоелектричний ультразвуковий датчик можна налаштувати для конкретного застосування. Ці персоналізовані функції включають час відгуку, тип вихідного сигналу, цифрові та аналогові опції та спеціальні налаштування для контролю рівня/рівня. 

Ультразвукові датчики зазвичай містять кілька типів виходу в одному датчику. Моделі з двома перемикаючими виходами можуть використовувати один датчик для одночасного визначення двох об’єктів на різних відстанях, тоді як датчики з перемикаючим виходом і аналоговим виходом одночасно Його можна використовувати для вимірювання та мають вихід тривоги.

Ці характеристики роблять ультразвукові датчики більш гнучкими та вибірковими, ніж датчики інших технологій.

  Основні принципи використання ультразвукових датчиків

Модуль ультразвукових датчиків використовує вібрацію кераміки, яка вібрує під тиском, на голівці датчика, щоб генерувати високочастотні звукові хвилі, які людське вухо не чує для сприйняття. Якщо звукові хвилі потрапляють на об’єкт, датчик може отримати зворотну хвилю. Датчик може визначити відстань до об’єкта за довжиною хвилі звукової хвилі та різницею в часі між випромінюваною звуковою хвилею та отриманою зворотною звуковою хвилею. Як правило, датчик може мати два параметри близької відстані та великої відстані через налаштування кнопки, незалежно від об’єкта, який датчик може виявити. Наприклад: ультразвуковий датчик можна встановити на басейні, наповненому рідиною, або на коробці, наповненій маленькими кульками, і посилати звукові хвилі на контейнер і визначати, чи контейнер повний, порожній або частково заповнений.

Ультразвукові датчики також використовують незалежні моделі передавача та приймача. При виявленні об’єктів, що повільно рухаються, або коли потрібна швидка реакція або застосовується у вологому середовищі, цей тип протистріляючого або окремого ультразвукового датчика дуже корисний. Бути застосовним. Ультразвукові датчики використовуються при виявленні прозорих об'єктів, рідин, гладких, шорстких і блискучих, напівпрозорих поверхонь матеріалів, неправильних об'єктів. Ситуації, коли ультразвуковий датчик не підходить: на відкритому повітрі, у надзвичайно жаркому середовищі, у контейнері під тиском, а також неможливо виявити об’єкти з піною.

 

Основні моменти вибору ультразвукового датчика:

Діапазон і розмір: розмір виявленого об'єкта впливатиме на максимальний ефективний діапазон ультразвукового датчика. Датчик повинен виявляти певний рівень звукових хвиль, щоб збуджуватися для виведення сигналів. Більший об’єкт може відбивати більшу частину звукових хвиль на датчик, тому об’єкт датчика можна сприймати в межах максимального діапазону, а маленький об’єкт може відбивати лише невелику кількість звукових хвиль, що, очевидно, зменшує діапазон сприйняття.

Об’єкт для вимірювання: об’єкт, який можна виявити Датчик ультразвукового діапазону має являти собою великий плоский об’єкт високої щільності, розміщений вертикально обличчям до чутливої ​​поверхні датчика. Найважче виявити ті, які мають дуже малі площі, або виготовлені зі звукопоглинальних матеріалів, таких як піна, або мають кути, звернені до датчика. Деякі об'єкти, які важко виявити, можна спочатку навчити фоновій поверхні об'єкта, а потім реагувати на об'єкт, розміщений між датчиком і фоном.

При використанні для вимірювання рідини поверхня рідини має бути спрямована до ультразвукового датчика вертикально. Якщо поверхня рідини дуже нерівна, час відгуку датчика слід відрегулювати довше. Він усереднює ці зміни та може порівнювати фіксовані показники. Виберіть.

Використання ультразвукового датчика в режимі Retrosonic дозволяє виявляти нестандартні об'єкти. У ретрозвуковому режимі ультразвуковий датчик може спочатку виявити плоский фон, наприклад стіну. Коли будь-який об’єкт проходить між датчиком і стіною, він блокує звукові хвилі, датчик відчуває переривання та розпізнає присутність об’єкта.

Вібрація: вібрація самого датчика чи навколишнього обладнання впливає на точність вимірювання відстані. У цей час можна розглянути деякі заходи поглинання ударів, наприклад: використовувати гумове антисейсмічне обладнання, щоб зробити основу для датчика, що може зменшити вібрацію. Може усунути або мінімізувати вібрацію.

Затухання: коли температура навколишнього середовища змінюється повільно, ультразвуковий датчик із температурною компенсацією може вносити коригування, але якщо температура змінюється занадто швидко, датчик не зможе вносити коригування.

Помилка: звукові хвилі можуть відбиватися від деяких об’єктів поблизу, наприклад напрямних рейок або фіксованого світильника. Щоб забезпечити надійність виявлення, слід зменшити або усунути вплив навколишніх предметів на відображення звукової хвилі. Щоб уникнути помилкового виявлення навколишніх об’єктів, багато ультразвукових датчиків мають світлодіодний індикатор, який керує оператором установкою, щоб переконатися, що датчик встановлено правильно, зменшуючи ризик помилки.

Типові приклади застосування ультразвукових датчиків

Ультразвукові датчики колись вважалися занадто складними або занадто дорогими в експлуатації, але зі зниженням вартості та простотою використання все більше і більше механічних конструкторів включали ультразвукові датчики в конструкції машин. Промислове застосування ультразвукових датчиків включає визначення умов заповнення, виявлення відбиваючих об’єктів і речовин, контроль розширення кільцевих канатів і вимірювання відстаней. Нижче наведено кілька прикладів застосування:

 

У цеху розливу, огляд пляшок

Визначайте рівень рідини та контролюйте наповнення ємності в цеху очищення води або заводському виробництві

У системі контролю рівня рідини ультразвуковий датчик, інтегрований у логіку функції введення та відкачування, може контролювати рівень рідини

Визначте, чи не перекошена кришка банки, чи її немає в пакувальному цеху

Промислове застосування ультразвукових датчиків стрімко розвивається. Ця колись дуже дорога та низькоточна технологія стала простою у використанні, високоточною та дешевою. Ультразвукові датчики стали звичайним пристроєм у контролі процесів для покращення якості продукції, виявлення дефектної продукції, підтвердження наявності чи відсутності тощо. Датчик також покращує продуктивність, зменшуючи брак і уникаючи простоїв через пошкодження деталей. У майбутньому розробка таких продуктів у цій технічній галузі продовжить цю тенденцію. Це складно, але в промисловості існує консенсус щодо того, що ультразвукові датчики застосовуються у всіх сферах виробництва, включаючи контроль якості, процеси. І контроль, і виявлення мають великий потенціал для розвитку.