Ultraschallsensoren
Dietz Ultraschallsensoren arbeiten nach dem Prinzip der Laufzeitmessung von hochfrequenten Schallimpulsen. Die zyklisch ausgesendeten Impulse werden vom zu erfassenden Objekt reflektiert und gelangen als Echo wieder zurück zum Sensor (s. auch Abb. unten). Die integrierte Elektronik bemisst hieraus die Entfernung zum Objekt. Dieses Messprinzip ermöglicht eine weitgehend farb- und oberflächenunabhängige Erfassung verschiedenartigster Objekte auch bei widrigen Umgebungsbedingungen wie Verschmutzungen. Auch glasklare Objekte oder transparente Folien können sicher erkannt werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass der Schallstrahl über schräge Reflexionsflächen nahezu verlustfrei umgelenkt werden kann. Dies kann besonders bei beengten Einbauverhältnissen vorteilhaft sein. Dietz Ultraschallsensoren decken Arbeitsbereiche von 0,02 bis zu 8 m ab und durch die hohe Schallleistung können sehr kleine und bewegte Teile zuverlässig detektiert werden.
Hinsichtlich der Erfassungsbereiche ist zu berücksichtigen, dass die Dämpfung des Schalls v.a. von der Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und dem Luftdruck abhängig ist. Dadurch können die Nenn-Reichweiten unter- oder überschritten werden. Vereinfacht gilt, je höher die Messwerte der Luft (z.B. Temperatur) desto größer die Dämpfung und umgekehrt.
Neben der grundsätzlichen Unterscheidung zwischen schaltenden und anlogen (messenden) Ultraschallsensoren sind eine Vielzahl verschiedener Features (z.B. Teach-In, Synchronisationseingänge, Impulsverlängerungen) erhältlich. Einige Serien können nach Kundenwunsch nahezu frei konfiguriert werden. Das Ultraschallprinzip ergänzt andere Wirkprinzipien wie beispielsweise das der optischen Sensoren.
Ausführungsarten
- Digitale Versionen, 1 oder mehrere einstellbare Schaltpunkte. Reichweiten bis zu 8000 mm
- Versionen mit Analogausgang, 4-20mA u. 0-10V (teilw. invertierbar). Reichweiten bis zu 6000 mm
- Ultraschall-Schranken, keine Blindzone, erhöhte Messgeschwindigkeit. Reichweite 1500 mm
- Ultraschall-Gabelsensoren, besonders geeignet für den Einsatz zur Bahnkantenregelung
Produktspektrum
- Zylindrische und Quaderbauformen
- Analog- oder Digitalausgänge
- Radialer oder axialer Schallaustritt
- Teachbare Modelle
- Versionen mit Impulsverlängerung
- Versionen mit Synchronisationseingang
- Varianten in Edelstahl- oder Teflongehäuse
- Oberflächenunabhängige Objekterfassung
- Hoher Schalldruck zur Erfassung kleiner Objekte
- Kleiner Blindbereich
Anwendungsbeispiele
- Niveauregulierung von Flüssigkeiten u. Granulaten
- Abstandsmessung und - regelung
- Bandzug- bzw. Durchhangregelung
- Bahnkantensteuerung
- Höhenabtastung
- Min.-Max.- Steuerung
- Zählen u. Erfassen von Objekten und Personen
Füllstandmessung von Flüssigkeiten oder Feststoffen
Durchhangregelung z.B. an Druckmaschinen
Qualitätskontrolle in Fertigungsanlagen
Weitere Informationen Ultraschallsensoren
Ultraschallsensoren gehören zu den Alleskönnern unter den Sensoren und erfüllen die Anforderungen der meisten industriellen Erfassungsaufgaben mit höchster Präzision. Selbst die Detektion von transparenten oder hochglänzenden Objekten ist damit kein Problem. Hinzu kommen eine ausgeprägte Schmutztoleranz und eine hohe Prozesssicherheit. Eine große Auswahl leistungsstarker Ultraschallsensoren finden Sie im Sortiment von Dietz Sensortechnik. Rufen Sie jetzt an und gemeinsam finden wir die passenden Modelle für Ihren Anwendungsbereich.
Die Funktionsweise von Ultraschallsensoren
Ultraschallsensoren erfassen Abstände nach dem Prinzip der Laufzeitmessung hochfrequenter Schallimpulse. Die zyklisch ausgesendeten Impulse breiten sich mit Schallgeschwindigkeit im Raum aus und werden beim Auftreffen auf Objekte reflektiert. Das dabei entstehende Echo wird vom Sensor erfasst, woraufhin der Abstand aus der zeitlichen Differenz zwischen Senden und Empfangen berechnet wird. Für die korrekte Funktionsweise des Sensors ist es dabei unerheblich, ob der Gegenstand aus Metall, Holz oder Kunststoff besteht.
Je nach Anwendungsgebiet verwendet man Ultraschallsensoren in unterschiedlichen Ausführungen. Hier sind vor allem Näherungsschalter, Reflexionsschalter, Einwegschranken und Distanzsensoren zu nennen.
Ultraschall-Näherungsschalter:
Bei dieser Bauweise kommt ein spezieller Schallwandler zum Einsatz, der ein wahlweises Senden und Empfangen von Schallwellen ermöglicht. Zunächst sendet er eine bestimmte Anzahl von Wellen aus, die vom erfassten Objekt reflektiert werden. Unmittelbar danach wechselt er in den Empfangsbetrieb und bestimmt die Entfernung anhand der zwischen Aussenden und Empfangen vergangenen Zeit.
Reflexionsschranken:
Das Funktionsprinzip von Reflexionsschranken entspricht im Wesentlichen dem von Näherungsschaltern. Der einzige Unterschied besteht darin, dass das Signal von einem speziellen Reflektor zurückgeworden wird. Bewegt sich ein Objekt zwischen Sender und Reflektor, wird die Verbindung unterbrochen und der Sensor ändert das Signal am Schaltausgang.
Ultraschall-Einwegschranken:
Bei Ultraschall-Einwegschranken befinden sich Sender und Empfänger in zwei separaten Gehäusen. Der Sender gibt bei dieser Technologie permanent Schallwellen ab, die über die Luft zum Empfänger übertragen werden. Werden sie von einem Objekt unterbrochen, schaltet der Empfänger die Ausgangsstufe. Über das im Empfänger enthaltene Potentiometer kann die Eingangssignalverstärkung exakt auf die zu erkennenden Objekte abgestimmt werden.
Ultraschall-Distanzsensoren:
Bei dieser Bauweise ist wird die gemessene Entfernung auf Basis des Pulsechoverfahrens als Spannungswert angegeben. Seine Veränderung ist proportional zur Entfernung des erfassten Objekts.
Vorteile von Ultraschallsensoren
Im industriellen Bereich überzeugen Ultraschallsensoren mit ihrer Zuverlässigkeit und ihrer Flexibilität. Bei der Erfassung von Objekten und Füllständen genügen sie auch komplexen Anforderungen, wobei sie selbst unter Extrembedingungen beste Ergebnisse liefern. Hinzu kommen ihre Robustheit und ihre durch permanente Vibration gewährleistete Selbstreinigung.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Schallstrahl über schräge Reflexionsflächen nahezu verlustfrei umgelenkt werden kann. Dies kann besonders bei beengten Einbauverhältnissen vorteilhaft sein.
Bei Dietz Sensortechnik finden Sie Ultraschallsensoren für jeden Anwendungsbereich
Das Ultraschall-Messprinzip galt lange Zeit primär als Lösung für besonders komplexe Messaufgaben. Hinzu kam, dass die Technologie vor allem in der Anfangsphase als vergleichsweise schwierig zu implementieren galt. Dies hat sich mittlerweile geändert. Heute kommt die Ultraschallsensorik in nahezu allen industriellen Bereichen zum Einsatz und hat sich vollständig bewährt. Typische Anwendungsfelder sind:
- Niveauregulierung von Flüssigkeiten u. Granulaten
- Abstandsmessung und -regelung
- Bandzug- bzw. Durchhangregelung
- Bahnkantensteuerung
- Höhenabtastung
- Min.-/Max.-Steuerung
- Zählen u. Erfassen von Objekten und Personen
Als Experte für leistungsstarke Sensortechnologie betreuen wir seit über zwei Jahrzehnten eine große Bandbreite von Kunden aus verschiedensten Bereichen wie dem Maschinenbau, der Lebensmittelindustrie sowie der Baustoff-, Holz- und Möbelindustrie. Profitieren auch Sie von unserer Erfahrung und finden Sie bei uns die perfekte Sensorlösung für Ihren Bedarf.
Hinweise zur Auswahl von Ultraschallsensoren
Die ausgeprägte Vielseitigkeit der Technologie zeigt eines deutlich: Es kann keinen Universalsensor geben, der sämtliche Anwendungsbereiche abdeckt. Jeder Einsatzbereich bringt ganz eigene Anforderungen mit sich. Deshalb müssen sämtliche Sensoranwendungen gewissenhaft projektiert und individuell optimiert werden. Folgende Faktoren spielen dabei eine zentrale Rolle.
Messbereich:
Ultraschall-Abstandssensoren sind für verschiedenste Messbereiche erhältlich. Zu berücksichtigen ist dabei, dass die Schalldämpfung von Faktoren wie der Lufttemperatur, der Luftfeuchtigkeit und dem Luftdruck beeinflusst wird, was wiederum zu einem Unter- bzw. Überschreiten der Nenn-Reichweiten führen kann. Grundsätzlich gilt, dass mit steigenden Messwerten der Luft auch die Dämpfung steigt und umgekehrt.
Zusätzliche Features:
Neben der grundsätzlichen Unterscheidung zwischen schaltenden und messenden Sensoren sind viele zusätzliche Ausstattungen erhältlich. Hier sind vor allem Teach-In, Synchronisationseingänge und Impulsverlängerungen zu nennen.
Weitere relevante Auswahlaspekte:
- Zylinder- oder Quaderbauform
- Analog- oder Digitalausgang
- Radialer oder axialer Schallaustritt
- Edelstahl- oder Teflon-Gehäuse
- Oberflächenunabhängige Objekterfassung
- Größerer Schalldruck zur Erfassung kleiner Objekte
- Größe des Blindbereichs
Rufen Sie uns gerne an
Bei Dietz Sensortechnik finden Sie eine große Auswahl leistungsstarker Ultraschallsensoren für jeden Anwendungsbereich. Lassen Sie sich jetzt von uns beraten. Gern helfen wir Ihnen bei allen Fragen weiter.
FAQ
Was ist ein Ultraschallsensor?
Ultraschallsensoren sind gewissermaßen Alleskönner. Sie sind für fast alle Detektionsaufgaben in der Industrie geeignet. Ihr Sender gibt fortwährend Schallwellen ab. Die Wellen gelangen durch die Luft zum Empfänger. Wenn ein Objekt die Schallwellen unterbricht, dann schaltet der Empfänger die Ausgangsstufe durch.
Ultraschallsensoren erfassen Objekte in fester, körniger, flüssiger oder pulverförmiger Form. Außerdem erkennen sie zuverlässig hochglänzende Objekte, ebenso farblich wechselnde und transparente. Schmutz macht ihnen beinahe gar nichts aus. Denn der Ultraschall durchdringt ihn. Auch Rauch, Staub oder Nebel behindern den Ultraschallsensor nicht bei seiner Arbeit.
Welche Arten von Ultraschallsensoren gibt es?
Eine simple Art sind die Ultraschall-Näherungsschalter. Bei diesen Modellen sind Sender und Empfänger in ein und demselben Gehäuse untergebracht. Der Sender sendet ein Ultraschall-Signal aus. Wenn das auf ein Objekt trifft, wird es direkt von diesem Objekt reflektiert und gelangt so zum Empfänger.
Die Reflexionsschranke funktioniert nach demselben Prinzip wie ein Ultraschall-Näherungsschalter. Doch im Unterschied zu den Ultraschall-Näherungsschaltern benötigen sie einen Reflektor, der das Signal reflektiert. Dabei kann grundsätzlich jedes stationäre Objekt als Reflektor verwendet werden, das Schall reflektiert. Das kann zum Beispiel ein Förderband sein, eine Wand oder ähnliches. Unterbricht ein Objekt die Strecke zwischen Sensor und diesem Reflektor, dann erkennt der Sensor den Reflektor nicht mehr. Dann löst er zum Beispiel einen Alarm aus. Oder eine Maschine wird gestoppt.
Im Gegensatz dazu befinden sich Sender und Empfänger bei Ultraschall-Einwegschranken in zwei separaten Gehäusen. Diese Einwegschranken haben hohe Reichweiten und kurze Ansprechzeiten. Passiert ein Objekt die Schranke und unterbricht so die Schallwellen, dann wird über die Abschwächung des Signals im Empfänger ein Schaltvorgang ausgelöst.
Ultraschall-Gabelsensoren sind prinzipiell Ultraschallschranken, bei denen die Sender- und Empfängereinheit einander gegenüber liegen. Beide sind fest an den Enden eines gabelförmigen Rahmens montiert.