Zásady ultrazvukové detekce

Transkript

1 Zásady ultrazvukové detekce Princip ultrazvukové detekce Ultrazvukové čidlo vysílá cyklicky vysokofrekvenční impuls, který se šíří prostorem rychlostí zvuku. Pokud narazí na nějaký předmět, odrazí se od něj a vrací se zpět k čidlu jako ozvěna. Z časového intervalu mezi vysláním impulsu a návratem ozvěny odvodí čidlo vzdálenost k předmětu. Mic Vyslání zvukového impulsu 2. Odraz 3. Příjem ozvěny 350 mm -300 mm -350 mm Vzhledem k tomu, že ultrazvuková čidla měří vzdálenost na principu časové odezvy na vyslaný zvukový impuls při konstantní rychlosti šíření zvuku a ne pomocí měření intenzity, mají vynikající schopnost potlačení pozadí. Téměř všechny materiály, které odrážejí zvuk, lze detekovat bez ohledu na jejich barvu. Lze je použít bez problému na průhledné materiály a tenké fólie. Tato čidla umožňují měřit vzdálenosti od 30 mm do 10 m s přesností 1 mm. Některá čidla mají rozlišení až 0,18 mm. Měří stejně dobře v čistém ovzduší jako i v barevné mlze a jejich spolehlivé funkci nebrání ani tenké nánosy na membráně čidla. Důležitým prvkem výběru je dosah čidla a s tím spojené 3-rozměrné šíření signálu prostorem. určuje do jaké vzdálenosti může ultrazvukové čidlo měřit běžné odrazivé předměty s dostatečnou rezervou spolehlivé funkce. U předmětů s dobrou odrazivostí, lze čidlo použít až k jeho mezní hodnotě dosahu. Uvnitř zeleného pásma bude detekován předmět s normální odrazivostí (trubka o průměru 10 až 27 mm). Toto je typický pracovní dosah čidel. Modré pásmo znázorňuje dosah do kterého lze rozpoznat ještě předmět s dobrou odrazivostí (deska 500x500 mm) za předpokladu, že je plošně optimálně umístněn vzhledem k čidlu. Mimo modře vyznačené zóny není čidlo schopné vyhodnotit přítomnost předmětu. Mezní hodnota dosahu 600 mm -450 mm -500 mm -550 mm -650 mm -700 mm 0 mm až 60 mm 350 mm Mic-25 Mic mm -75 mm -25 mm -25 mm -75 mm -125 mm mm mm -25 mm ausgerichtete Platte -75 mm Rohr Trubka 10 φ 10 mm mm -125 mm mm -175 mm 1300 mm mm -225 mm -275 mm mm -300 mm -325 mm mm -350 mm mm -375 mm Mezní hodnota dosahu 0 mm až 30 mm 350 mm Velice zúžený signál zvláště vhodný pro měření hladin v malých nádržích a vzdáleností malých předmětů. Mezní hodnota dosahu 2000 mm 0 mm až 200 mm 1300 mm

2 Zásady ultrazvukové detekce Mic-301 Příklady aplikací Standardní režim - senzor přiblížení Přiblíží-li se předmět k čidlu na vzdálenost menší než nastavenou, dojde k aktivaci u. Detekční vzdálenost je svázána s nastavitelnou hysterezí. Detekce není závislá na barvě předmětu, pozadí předmětu je zcela potlačeno. Aktivní Neaktivní mm mm 3500 mm mm mm mm Nastavená vzdálenost detekce mm mm mm Mezní hodnota dosahu 5000 mm mm 0 mm až 350 mm 3400 mm Režim okénkového komparátoru Výstup je aktivován, je-li předmět uvnitř okna definovaného dvěmi mezními hodnotami. Tak lze například kontrolovat sprvnou velikost lahví v krabicích. Příliš vysoké nebo příliš nízké lahve budou vyloučeny. Mic-601 Neaktivní Aktivní Neaktivní Nastavená vzdálenost detekce mm mm 6000 mm mm mm mm mm Režim s potlačeným popředím Potlačení rušivých ozvěn pocházejících z hran ležících mezi čidlem a předmětem. Při plnění lahví a měření maxima hladiny lze takto například potlačit ozvěnu ze zúženého hrdla mm mm mm mm Potlačení ozvěny Aktivní Neaktivní 0 mm až 800 mm 6000 mm Mezní hodnota dosahu 8000 mm Velký dosah pro měření hladin v silech a nádržích. Vyloučení aktivace u rušivou ozvěnou Nastavená vzdálenost detekce

3 Zásady ultrazvukové detekce Definice pojmů Reflexní režim Funkce podobná jako u reflexní optické závory. Čidlo pracuje v režimu okénkového komparátoru tak, aby odrazová plocha (např.plech) byla uvnitř okna. Výstup čidla je aktivní, jakmile nějaký předmět plně zakryje odrazovou plochu. Přitom není důležité, zda předmět zvuk plně absorbuje nebo naopak odráží. Tato funkce je využívána zejména u obtížně snímatelných materiálů jako např. pěnových hmot. Nastavitelná vzdálenost dosahu Předmět Nastavený aktivní * 0 Mezní dosah *absence předmětu = neaktivní Odrazová Nastavené plocha okno Čidla s analogovým em Ultrazvuková čidla s analogovým em mají ní signál buď proudový (4 20mA) nebo napěťový (0 10V). Typ ního signálu je určen hodnotou zatěžovacího odporu. Pro 500Ω je proudový,pro 10kΩ je napěťový. Hodnota ního signálu může být přímo úměrná nebo nepřímo úměrná vzdálenosti. Čidla jsou využívána např. pro spojité měření výšky hladiny. Kabely k ultrazvukovým čidlům Microsonic přímé pravoúhlé 2metrový kabel 4-pól KST4G-2 KST4A-2 5-pól KST5G-2 KST5A-2 5metrový kabel 4-pól KST4G-5 KST4A-5 5-pól KST5G-5 KST5A-5 bez kabelu 4-pól STG4 5-pól STG5 Kabel - obal je z PVC, 4x0,34mm 2 nebo 5x0,25mm 2. Lineární 20mA Zapojení konektorů s kabelem 4mA (1) (2) (3) Hnědá Bílá Modrá Nastavené analogové okno (4) (5) Černá Šedá

4 Ultrazvuková čidla TtlaËÌtko T φ47,5 φ65 Tvar M30x128 M30x128 M30x128 M30x136 M30x140 Jmen. dosah Sn (mm) 30 až až až až až 6000 Obal mosaz-nikl mosaz-nikl mosaz-nikl mosaz-nikl mosaz-nikl Nastavení dosahu tlačítky nebo přes PC tlačítky nebo přes PC tlačítky nebo přes PC tlačítky nebo přes PC tlačítky nebo přes PC Připojení 5-pól. konektor 5-pól. konektor 5-pól. konektor 5-pól. konektor 5-pól. konektor Objednací číslo ss verze PNP NO / NC mic-25/d/hv/m30 mic-31/d/hv/m30 mic-101/d/hv/m30 mic-301/d/hv/m30 mic-601/d/hv/m30 2PNP NO / NC mic-25/dd/hv/m30 mic-31/dd/hv/m30 mic-101/dd/hv/m30 mic-301/dd/hv/m30 mic-601/dd/hv/m30 Analogový mic-25/iu/hv/m30 mic-31/iu/hv/m30 mic-101/iu/hv/m30 mic-301/iu/hv/m30 mic-601/iu/hv/m30 (4-20mA/0-10V) Min. / Max. nap. napětí 12 až 30Vss 12 až 30Vss 12 až 30Vss 12 až 30Vss 12 až 30Vss Max zatěžovací proud (Ia) 500 ma 500 ma 500 ma 500 ma 500 ma Frekvence ultrazvuková 320kHz 400kHz 200kHz 120kHz 80kHz Opakovatelná přesnost ±1mm ±1mm ±2mm ±3mm ±4mm Časová odezva analog.výst. 40ms 55ms 70ms 130ms 225ms Třída krytí IP65 IP65 IP65 IP65 IP65 Napájecí proud bez zátěže 60mA ( 70mA verze UI) 60mA ( 70mA verze UI) 60mA ( 70mA verze UI) 60mA ( 70mA verze UI) 60mA ( 70mA verze UI) Provozní teplota -20 až +70 o C -20 až +70 o C -20 až +70 o C -20 až +70 o C -20 až +70 o C Indikátor 3-barevná LED ano ano ano ano ano Ochrana proti zkratu a přepólování ano ano ano ano ano 2 (Bílá) 2 (Bílá) D1 Zapojení mic-xxx/d 4 (Černá) D Zapojení mic-xxx/dd 4 (Černá) D2 Zapojení mic-xxx/iu 2 (Bílá) IU 4 (Černá) PIN č. Typ D Typ DD Typ IU Barva vodiče 1 +V +V +V Hnědá 2 - Výstup 1 Analog. Bílá 3 0V 0V 0V Modrá 4 Výstup Výstup 2 - Černá 5 Komunikace s PC Komunikace s PC Komunikace s PC Šedá

5 Ultrazvuková čidla Tvar M30x84 M30x84 M30x84 M30x102 M30x105 Jmen. dosah Sn (mm) 30 až až až až až 6000 Obal mosaz-nikl mosaz-nikl mosaz-nikl mosaz-nikl mosaz-nikl Nastavení dosahu tlačítky nebo přes PC tlačítky nebo přes PC tlačítky nebo přes PC tlačítky nebo přes PC tlačítky nebo přes PC Připojení 5-pól. konektor 5-pól. konektor 5-pól. konektor 5-pól. konektor 5-pól. konektor Objednací číslo ss verze PNP NO / NC mic+25/d/tc mic+35/d/tc mic+130/d/tc mic+340/d/tc mic+600/d/tc 2PNP NO / NC mic+25/dd/tc mic+35/dd/tc mic+130/dd/tc mic+340/dd/tc mic+600/dd/tc Analogový (4-20mA/0-10V) mic+25/iu/tc mic+35/iu/tc mic+130/iu/tc mic+340/iu/tc mic+600/iu/tc PNP NO/NC - analog. (4-20mA/0-10V) mic+25/diu/tc mic+35/diu/tc mic+130/diu/tc mic+340/diu/tc mic+600/diu/tc Min. / Max. nap. napětí 9 až 30Vss 9 až 30Vss 9 až 30Vss 9 až 30Vss 9 až 30Vss Max. zatěžovací proud (Ia) 200 ma 200 ma 200 ma 200 ma 200 ma Frekvence ultrazvuková 320kHz 400kHz 200kHz 120kHz 80kHz Opakovatelná přesnost ±0,15% ±0,15% ±0,15% ±0,15% ±0,15% Časová odezva analog.výst. 50ms 70ms 110ms 180ms 240ms Třída krytí IP67 IP67 IP67 IP67 IP67 Napájecí proud bez zátěže 80mA 80mA 80mA 80mA 80mA Provozní teplota -25 až +70 o C -25 až +70 o C -25 až +70 o C -25 až +70 o C -25 až +70 o C Indikace 3-digitový displej LED, 2 tříbarevné LED 3-digitový displej LED, 2 tříbarevné LED 3-digitový displej LED, 2 tříbarevné LED 3-digitový displej LED, 2 tříbarevné LED 3-digitový displej LED, 2 tříbarevné LED Ochrana proti zkratu a přepólování ano ano ano ano ano 2 (Bílá) 2 (Bílá) D1 Zapojení mic+xxx/d 4 (Černá) D Zapojení mic+xxx/dd 4 (Černá) D2 2 (Bílá) IU 2 (Bílá) IU Zapojení mic+xxx/iu 4 (Černá) Zapojení mic+xxx/diu 4 (Černá) D PIN č. Typ D Typ DD Typ IU Typ DIU Barva vodiče 1 +V +V +V +V Hnědá 2 - Výstup D1 Analogový IU Analogový IU Bílá 3 0V 0V 0V 0V Modrá 4 Výstup D Výstup D2 - Výstup D1 Černá 5 Komunikace s PC Komunikace s PC Komunikace s PC Komunikace s PC Šedá

6 microsonic zws, jedno z nejmenších ultrazvukových čidel Nové ultrazvukové čidlo zws je nejmenší v kvádrovém provedení s tlačítkem "Teach-in" Hlavní přednosti Nejmenší ultrazvukové čidlo v kvádrovém provedení ::: umožňuje nová řešení Krabička je podobná jako u fotoelektrických čidel ::: vhodná alternativa pro kritická řešení 0.20 mm rozlišení ::: pro přesné měření vzdálenosti Podstatně zúžené pole detekce ::: pro lepší rozlišení v prostoru Ukládání do paměti snímaných bodů tlačítkem "Teach-in" ::: použití horního zabudovaného tlačítka Volitelná funkce spínání ::: použitím tlačítka "Teach-in" Synchronizace ::: pro současný provoz několika čidel v malém prostoru Verze s PNP a NPN logikou ::: zpracování signálů pod naprostou kontrolou Provozní napětí 20-30V ss ::: použití různých zdrojů Konektor M8x1 ::: pro snadné a rychlé připojení U l t r a z v u k o v á č i d l a

7 0.15 m Miniaturní rozměry čidla pouhých 20 x 32 x 12mm. Tlačítko "Teach-in" Tlačítko na horní straně čidla umožňuje snadné nastavení vzdálenosti detekce. Stačí umístit snímaný předmět na požadovanou vzdálenost od čidla a stisknout tlačítko "Teach-in" na 3 sekundy. Stisknutí tlačítka "Teach-in" 10 sekund, mění se režim ní funkce mezi spínáním a rozpínáním. Řízení u Kolík 2 na konektoru lze použít k synchronizaci libovolného počtu čidel. Na řídící vstup se přivede impuls obdelníkového průběhu a šířky t i > 150 µs mezi (opakovací doba může být v rozsahu od 8ms do 1s. Úroveň H na synchronizačním vstupu blokuje funkci čidla. Zóna detekce u zws se podstatně zmenšil průměr detekční zóny. Rovněž slepá zóna je omezena na pouhých 20mm. blokování čidla blokování čidla +U B Start U B t i > 150 µs 8 ms < t p < 1 s Externí synchronizační signál Zúžené pole detekce ultrazvukem 1 hnědý + UB Verze s em PNP a NPN U 2 bílý 4 černý 3 modrý Řídící vstup D - UB Jmenovitý dosah mm mm Jmenovitý dosah Maximální dosah Úhel rozptylu signálu Frekvence ultrazvuková Rozlišení Opakovatelná přesnost Přesnost Napájecí napětí U B Max. zvlnění UB Proudová spotřeba bez zátěže Krabička Třída krytí podle EN Připojení Ovládání Indikace Programovatelnost Synchronizace Provozní teplota Skladovací teplota Hmotnost Spínání u Hystereze spínání Frekvence spínání Časová odezva Čas zotavení po připojení Objednací číslo 20 mm 150 mm Viz. graf 380 khz 0.20 mm ± 0.15% Teplotní odchylka0.17%/ C V ss, ochrana proti přepólování ± 10% < 25 ma ABS, Ultrazvukové čidlo: polyuretanová pěna, pryskyřice epoxy s obsahem skla IP 67 4-kolíkový konektor M8 s indikací Tlačítko "Teach-in" Zelená LED: provoz, žlutá LED: stav u Ne Ano, externí 20 C až +70 C 40 C až +85 C 10 g pnp, U B 2 V, I max = 200 ma, Volitelný NO/NC, chráněný proti zkratu 2 mm 25 Hz 40 ms < 300 ms zws-15/cd/hv/qs 20 mm 150 mm Viz. graf 380 khz 0.20 mm ± 0.15% Teplotní odchylka0.17%/ C V ss, ochrana proti přepólování ± 10% < 25 ma ABS, Ultrazvukové čidlo: polyuretanová pěna, pryskyřice epoxy s obsahem skla IP 67 4-kolíkový konektor M8 s indikací Tlačítko "Teach-in" Zelená LED: provoz, žlutá LED: stav u Ne Ano, externí 20 C až +70 C 40 C až +85 C 10 g npn, U B +2 V, I max = 200 ma, Volitelný NO/NC, chráněný proti zkratu 2 mm 25 Hz 40 ms < 300 ms zws-15/ce/hv/qs