سنسور آلتراسونیک

سنسور آلتراسونیک یا Ultrasonic Sensor حسگری برای تشخیص بدون تماس جسم، فاصله و سطح است. این محصول امواج صوتی با فرکانس بالاتر از محدوده شنوایی انسان تولید می کند. زمان بازگشت موج برای محاسبه فاصله استفاده می شود.

سنسور آلتراسونیک با نام هایی مانند سنسور اولتراسونیک، حسگر فراصوت و سنسور صوتی نیز شناخته می شود. این حسگر برای مواد شفاف، تیره، براق و دارای رنگ های مختلف قابل استفاده است. عملکرد نهایی به شکل، زاویه و توان بازتاب صوت هدف بستگی دارد.

این محصول در انواع خروجی سوئیچ، آنالوگ و IO-Link عرضه می شود. برخی مدل ها فقط حضور جسم را اعلام می کنند. مدل های دیگر مقدار پیوسته فاصله یا سطح را ارائه می دهند.

سنسور آلتراسونیک چیست و چگونه کار می کند؟

در قسمت جلوی سنسور یک مبدل فراصوت قرار دارد. این مبدل انرژی الکتریکی را به موج صوتی تبدیل می کند. موج در هوا حرکت می کند و پس از برخورد با هدف باز می گردد.

همان مبدل یا گیرنده جداگانه، پژواک بازگشتی را دریافت می کند. مدار داخلی زمان میان ارسال و دریافت را اندازه می گیرد. فاصله از روی سرعت صوت و نصف مسیر رفت و برگشت محاسبه می شود.

سرعت صوت در هوا به دما وابسته است. افزایش یا کاهش دما می تواند نتیجه اندازه گیری را تغییر دهد. بسیاری از سنسورهای صنعتی دارای جبران سازی دما هستند، اما مشخصات هر مدل باید بررسی شود.

در سنسور بازتابی، مبدل پس از ارسال پالس مدتی در حال ارتعاش باقی می ماند. در این مدت امکان دریافت پژواک نزدیک وجود ندارد. این محدوده با عنوان ناحیه کور یا Blind Zone شناخته می شود.

تفاوت سنسور آلتراسونیک با سنسور نوری

سنسور نوری از نور و سنسور آلتراسونیک از موج صوتی استفاده می کند. رنگ و شفافیت هدف در سنسور فراصوت تاثیر کمتری دارند. این ویژگی برای شیشه، بطری شفاف و سطح براق مفید است.

در مقابل، سنسور فراصوت به شکل و زاویه سطح حساس است. یک صفحه صاف و زاویه دار ممکن است موج را از سنسور دور کند. سنسور نوری نیز محدودیت های اپتیکی متفاوتی دارد.

سرعت پاسخ سنسور آلتراسونیک معمولا از فتوسل های سریع کمتر است. موج صوتی باید مسیر رفت و برگشت را طی کند. برای شمارش بسیار سریع قطعات کوچک، فرکانس پاسخ باید دقیق بررسی شود.

شرایط محیطی نیز در انتخاب موثر هستند. بخار، جریان شدید هوا یا کف می توانند اندازه گیری فراصوت را مختل کنند. گردوغبار اپتیکی ممکن است برای سنسور نوری مشکل بیشتری ایجاد کند.

کاربرد سنسور آلتراسونیک در صنعت

یکی از مهم ترین کاربردهای سنسور آلتراسونیک، کنترل سطح مایع است. حسگر بالای مخزن نصب می شود و فاصله تا سطح را اندازه می گیرد. کنترلر می تواند ارتفاع مایع را از این مقدار محاسبه کند.

در قیف مواد جامد، سنسور برای اندازه گیری سطح پودر یا گرانول استفاده می شود. ناهمواری سطح و زاویه انباشت می توانند پژواک را تغییر دهند. محل نصب باید با مسیر پر شدن هماهنگ باشد.

در نوار نقاله، سنسور حضور کارتن، بطری یا پالت را تشخیص می دهد. رنگ محصول بر تشخیص اثر مستقیم ندارد. اندازه جسم و محل قرارگیری آن نسبت به مخروط صوتی مهم هستند.

در سیستم کنترل حلقه رول، سنسور فاصله تا فیلم یا ورق را اندازه گیری می کند. این مقدار برای کنترل سرعت رول استفاده می شود. لرزش و جریان هوا باید در طراحی لحاظ شوند.

کاربردهای رایج سنسور آلتراسونیک عبارت اند از:

• اندازه گیری سطح مایع
• کنترل سطح پودر و گرانول
• تشخیص حضور کارتن و پالت
• تشخیص بطری شفاف
• اندازه گیری فاصله
• کنترل ارتفاع محصول
• اندازه گیری قطر رول
• کنترل حلقه فیلم و ورق
• تشخیص جسم روی نوار نقاله
• کنترل پر یا خالی بودن مخزن
• جلوگیری از سرریز
• کنترل فاصله تجهیزات متحرک
• تشخیص خودرو و وسیله نقلیه
• کنترل موقعیت در انبار خودکار
• استفاده در تجهیزات بسته بندی
• اندازه گیری فاصله تا اجسام تیره
• کنترل مواد داخل سیلو

برای پیشگیری از سرریز، معماری ایمنی و قابلیت اطمینان پروژه باید جداگانه بررسی شوند. یک سنسور عمومی همیشه برای حفاظت مستقل مناسب نیست. تاییدیه و روش نصب باید با الزامات فرآیند هماهنگ باشند.

مزایای سنسور آلتراسونیک

مهم ترین مزیت سنسور آلتراسونیک، تاثیر محدود رنگ هدف بر تشخیص است. جسم سفید، سیاه یا رنگی می تواند پژواک مشابهی ایجاد کند. شکل و زاویه سطح همچنان موثر هستند.

مواد شفاف نیز با این فناوری قابل تشخیص هستند. شیشه، فیلم و بطری پلاستیکی نور را عبور می دهند، اما موج صوتی را بازتاب می کنند. ضخامت و ابعاد هدف باید برای ایجاد پژواک کافی باشند.

اندازه گیری بدون تماس از آسیب به محصول جلوگیری می کند. سنسور می تواند مایع، ماده چسبنده یا قطعه متحرک را از فاصله مناسب بررسی کند. تماس نداشتن، نگهداری را نیز ساده تر می کند.

خروجی پیوسته فاصله در بعضی مدل ها امکان کنترل سطح و موقعیت را فراهم می کند. خروجی های آنالوگ یا IO-Link برای این کاربرد استفاده می شوند. نوع سیگنال باید با کنترلر سازگار باشد.

برخی مدل ها دارای Teach-in و محدوده قابل تنظیم هستند. نقطه سوئیچ یا پنجره تشخیص می تواند متناسب با ماشین تنظیم شود. امکانات دقیق به کد محصول بستگی دارند.

محدودیت های سنسور آلتراسونیک

سطوح نرم و جاذب صوت می توانند پژواک ضعیفی ایجاد کنند. پارچه، فوم و مواد متخلخل ممکن است موج را جذب کنند. برد واقعی برای این اهداف باید آزمایش شود.

صفحه صاف و مایل می تواند موج را در جهت دیگری بازتاب دهد. در این شرایط، گیرنده پژواک کافی دریافت نمی کند. سنسور بهتر است عمود بر سطح صاف نصب شود.

کف روی سطح مایع نیز می تواند موج را جذب یا پراکنده کند. شدت و نوع کف روی اندازه گیری اثر دارند. سنسور باید با شرایط واقعی مخزن آزمایش شود.

جریان شدید هوا مسیر و سرعت موج را تغییر می دهد. خروجی نازل هوا نباید مستقیم در مسیر سنسور باشد. باد شدید در فضای باز نیز می تواند برد را کاهش دهد.

بخار و تغییر سریع دما روی سرعت صوت اثر دارند. جبران سازی داخلی همیشه تمام خطاها را حذف نمی کند. محل سنسور باید از منابع حرارتی مستقیم فاصله داشته باشد.

سنسور آلتراسونیک در خلا کار نمی کند. موج صوتی برای انتشار به محیط مادی نیاز دارد. برای مخزن خلا باید فناوری دیگری انتخاب شود.

انواع سنسور آلتراسونیک

سنسورهای فراصوت براساس روش تشخیص، نوع خروجی و شکل بدنه دسته بندی می شوند. هر ساختار برای کاربرد مشخصی مناسب است.

سنسور آلتراسونیک بازتابی

در مدل Diffuse یا بازتابی، فرستنده و گیرنده در یک بدنه قرار دارند. سنسور موج را ارسال و پژواک هدف را دریافت می کند. فاصله از روی زمان بازگشت محاسبه می شود.

این ساختار رایج ترین نوع حسگر فراصوت است. فقط یک سنسور در یک طرف مسیر نصب می شود. هدف باید پژواک کافی به سمت سنسور بازگرداند.

مدل بازتابی دارای ناحیه کور است. هدف داخل این محدوده به درستی تشخیص داده نمی شود. حداقل فاصله باید در طراحی رعایت شود.

سنسور آلتراسونیک رفلکتوری

در حالت Retroreflective، یک پس زمینه ثابت به سنسور آموزش داده می شود. سنسور حضور جسم را از تغییر یا قطع پژواک پس زمینه تشخیص می دهد. این روش برای بعضی اهداف نامنظم مفید است.

پس زمینه باید بازتاب صوتی پایدار داشته باشد. فاصله آن نباید در اثر لرزش تغییر کند. ورود جسم میان سنسور و پس زمینه، خروجی را تغییر می دهد.

سنسور آلتراسونیک دوطرفه

در مدل Through-beam، فرستنده و گیرنده جداگانه روبه روی یکدیگر نصب می شوند. جسم با قطع مسیر موج تشخیص داده می شود. زمان پرواز پژواک مبنای اصلی این ساختار نیست.

این روش برای بعضی اهداف کوچک یا سریع مناسب است. رنگ و بازتاب هدف اهمیت محدودی دارند. نیاز به نصب در دو طرف مسیر از محدودیت های آن است.

هم ترازی فرستنده و گیرنده باید دقیق انجام شود. فاصله و محور صوتی براساس مشخصات محصول تنظیم شوند. لرزش پایه می تواند ارتباط را مختل کند.

سنسور فاصله آلتراسونیک

Ultrasonic Distance Sensor مقدار فاصله هدف را اندازه گیری می کند. خروجی می تواند آنالوگ یا دیجیتال باشد. برخی مدل ها هم زمان خروجی سوئیچ و مقدار فاصله دارند.

این محصول برای موقعیت یابی، کنترل ارتفاع و اندازه گیری قطر کاربرد دارد. رزولوشن، تکرارپذیری و دقت باید بررسی شوند. برد زیاد به تنهایی نشان دهنده دقت بالا نیست.

سنسور سطح آلتراسونیک

سنسور سطح فراصوت معمولا بالای مخزن نصب می شود. فاصله تا سطح ماده را اندازه گیری می کند. ارتفاع سطح با توجه به ارتفاع مرجع مخزن محاسبه می شود.

این سنسور برای اندازه گیری پیوسته یا اعلام نقطه سطح استفاده می شود. خروجی 4–20mA در بسیاری از ترانسمیترهای سطح رایج است. تمام سنسورهای مجاورتی فراصوت چنین خروجی ندارند.

شکل مخزن، ورودی مواد و تجهیزات داخلی روی پژواک اثر دارند. نردبان، همزن و لوله می توانند پژواک کاذب ایجاد کنند. نقشه نصب باید پیش از انتخاب بررسی شود.

سنسور آلتراسونیک استوانه ای

مدل استوانه ای معمولا با رزوه M18 یا M30 نصب می شود. بدنه مستقیم یا زاویه دار در بعضی خانواده ها وجود دارد. این ساختار برای نصب روی براکت مناسب است.

قطر بیشتر مبدل می تواند برای فاصله های بالاتر استفاده شود. رابطه قطر و برد در همه مدل ها یکسان نیست. کد کامل باید مبنای انتخاب قرار گیرد.

سنسور آلتراسونیک مکعبی

مدل مکعبی فضای بیشتری برای نمایشگر و کلیدهای تنظیم فراهم می کند. بعضی مدل ها دارای سر چرخان هستند. این ویژگی جهت تابش را بعد از نصب تغییر می دهد.

بدنه مکعبی برای نصب روی دیواره یا سازه ماشین مناسب است. محل پیچ ها و جهت کانکتور باید بررسی شوند. میدان صوتی نباید با بخش های سازه برخورد کند.

سنسور آلتراسونیک با هد جدا

در این ساختار مبدل فراصوت از واحد پردازش جدا است. هد کوچک در محل محدود نصب می شود و کابل آن به کنترلر متصل است. این مدل برای فضای نصب کم مناسب است.

طول کابل و سازگاری هد با کنترلر باید بررسی شوند. هدهای مختلف را نمی توان بدون تایید جایگزین کرد. مقاومت محیطی هد و واحد کنترل نیز جداگانه تعیین می شود.

ناحیه کور سنسور آلتراسونیک

ناحیه کور فاصله نزدیک به سطح سنسور است که اندازه گیری در آن قابل اطمینان نیست. ارتعاش باقی مانده مبدل مانع تشخیص پژواک بسیار نزدیک می شود. طول این ناحیه به طراحی و فرکانس سنسور بستگی دارد.

هدف نباید در عملکرد عادی وارد ناحیه کور شود. اگر فاصله نصب کم است، مدل دارای Blind Zone کوتاه تر انتخاب شود. تغییر تنظیمات، ناحیه فیزیکی سنسور را همیشه حذف نمی کند.

در کنترل سطح مخزن، حداکثر ارتفاع ماده باید بیرون ناحیه کور قرار گیرد. این موضوع برای جلوگیری از خطای حالت پر مهم است. فاصله Block Distance ترانسمیتر نیز باید بررسی شود.

میدان صوتی و زاویه انتشار

موج فراصوت به شکل یک پرتو نقطه ای حرکت نمی کند. سنسور یک میدان یا مخروط صوتی با پهنای مشخص ایجاد می کند. اجسام داخل این میدان ممکن است پژواک تولید کنند.

لوله، دیواره و براکت نزدیک می توانند هدف ناخواسته شوند. نمودار Detection Area برای بررسی این موضوع استفاده می شود. فقط برد محوری برای طراحی کافی نیست.

بعضی سنسورها امکان تنظیم پهنای میدان صوتی دارند. این قابلیت برای حذف اجسام جانبی مفید است. کاهش میدان نباید بدون بررسی تاثیر آن بر هدف انجام شود.

سطوح جانبی میدان ممکن است لوب های فرعی ایجاد کنند. این لوب ها می توانند از سازه اطراف پژواک دریافت کنند. محل نصب باید با آزمایش عملی تایید شود.

تاثیر دما بر اندازه گیری فراصوت

سرعت صوت با دمای هوا تغییر می کند. این تغییر مستقیما روی فاصله محاسبه شده اثر دارد. سنسورهای دارای جبران سازی دما، مقدار را براساس دمای اندازه گیری شده اصلاح می کنند.

پس از تغییر سریع دما، بدنه سنسور برای رسیدن به دمای محیط زمان نیاز دارد. تا قبل از تعادل حرارتی، جبران سازی ممکن است کامل نباشد. این موضوع در سردخانه و فضای باز اهمیت دارد.

اگر مسیر صوت از چند ناحیه با دماهای متفاوت عبور کند، خطا پیچیده تر می شود. نصب نزدیک هوای گرم یا بخار مناسب نیست. شرایط فصلی نیز باید در برد و دقت لحاظ شوند.

خروجی PNP و NPN

مدل های دارای خروجی سوئیچ می توانند PNP یا NPN باشند. خروجی PNP هنگام فعال شدن سیگنال مثبت ارائه می دهد. خروجی NPN مسیر خروجی را به مرجع منفی متصل می کند.

نوع خروجی باید با ورودی PLC هماهنگ باشد. وضعیت Common ورودی اهمیت دارد. اشتباه در انتخاب باعث دریافت نشدن فرمان می شود.

برخی مدل ها خروجی Push-Pull دارند. این خروجی می تواند با ورودی های متنوع تری سازگار باشد. مشخصات جریان و ولتاژ همچنان باید بررسی شوند.

خروجی آنالوگ سنسور آلتراسونیک

خروجی 4–20mA برای انتقال مقدار فاصله در محیط صنعتی استفاده می شود. مقاومت بار و محدوده اندازه گیری باید با ورودی PLC هماهنگ باشند. سیم کشی صحیح برای جلوگیری از خطا ضروری است.

خروجی 0–10V نیز در بعضی مدل ها وجود دارد. افت ولتاژ و نویز کابل می توانند بر آن اثر بگذارند. برای مسیر طولانی، خروجی جریانی قابل بررسی است.

ابتدا و انتهای محدوده آنالوگ ممکن است با Teach-in تنظیم شوند. در بعضی مدل ها امکان معکوس کردن شیب خروجی وجود دارد. این قابلیت باید در دیتاشیت تایید شود.

ارتباط IO-Link

برخی سنسورهای آلتراسونیک از IO-Link پشتیبانی می کنند. مقدار فاصله، وضعیت خروجی و اطلاعات تشخیصی از این طریق منتقل می شوند. تنظیم نقطه سوئیچ نیز از کنترلر امکان پذیر است.

عرض میدان صوتی، فیلتر و حالت خروجی در بعضی مدل ها قابل تنظیم هستند. امکانات موجود به کد محصول بستگی دارند. فایل IODD و IO-Link Master سازگار لازم است.

IO-Link می تواند کاهش کیفیت پژواک را برای نگهداری گزارش کند. این داده برای تشخیص رسوب یا تغییر محیط مفید است. منطق هشدار باید براساس فرآیند واقعی طراحی شود.

حالت های عملکرد سنسور آلتراسونیک

در حالت Switching Point، خروجی در فاصله تعیین شده تغییر می کند. این حالت برای تشخیص حضور یا حد سطح مناسب است. منطق Normally Open یا Normally Closed قابل انتخاب یا وابسته به مدل است.

در Window Mode، دو فاصله ابتدا و انتها تعیین می شوند. خروجی فقط زمانی فعال می شود که هدف داخل پنجره قرار داشته باشد. این روش برای کنترل موقعیت کاربرد دارد.

در حالت پس زمینه، یک سطح مرجع ثابت آموزش داده می شود. ورود جسم میان سنسور و پس زمینه باعث تغییر خروجی می شود. این حالت برای اهدافی با پژواک نامنظم قابل بررسی است.

بعضی مدل ها عملکرد Pump Control دارند. دو نقطه برای روشن و خاموش شدن پمپ تعریف می شوند. منطق کنترل و حفاظت خشک کار کردن باید جداگانه طراحی شود.

سری ها و خانواده های رایج سنسور آلتراسونیک

SICK خانواده های UM18، UM30، UC30 و UC40 را برای اندازه گیری فاصله ارائه می کند. مدل های UM ساختار استوانه ای و مدل های UC بدنه مکعبی دارند. برد، خروجی و قابلیت تنظیم در هر کد متفاوت است.

سری UP56 شرکت SICK برای بعضی کاربردهای سطح استفاده می شود. این خانواده با سنسورهای فاصله عمومی تفاوت دارد. شرایط مخزن و ماده باید با مشخصات آن تطبیق داده شوند.

Pepperl+Fuchs خانواده UB را در شکل های استوانه ای و مکعبی عرضه می کند. سری UB-F42 شامل مدل های خروجی سوئیچ، آنالوگ و IO-Link است. پهنای میدان صوتی در بعضی نسخه ها قابل تنظیم است.

ifm خانواده های UGT و UIT را برای تشخیص فاصله و سطح ارائه می کند. مدل های مختلف از خروجی سوئیچ یا IO-Link پشتیبانی می کنند. بدنه استوانه ای و نسخه های محیط سخت نیز در این مجموعه دیده می شوند.

OMRON خانواده E4B و E4C-UDA را در گروه سنسور آلتراسونیک دارد. E4B ساختار مکعبی و E4C-UDA ساختار استوانه ای با آمپلی فایر جدا یا مرتبط دارد. مشخصات هر مدل باید جداگانه بررسی شوند.

Banner خانواده T30U را برای کاربردهای تشخیص و اندازه گیری ارائه می کند. مدل هایی با خروجی دیجیتال، آنالوگ و کنترل پمپ در این خانواده وجود دارند. نوع خروجی از کد کامل محصول مشخص می شود.

معرفی این خانواده ها به معنای موجود بودن تمام مدل ها نیست. قیمت و امکان تامین هر کد باید جداگانه استعلام شود. نام سری به تنهایی برای جایگزینی کافی نیست.

مشخصات سنسور آلتراسونیک

مشخصات سنسور آلتراسونیک باید براساس هدف و محیط بررسی شوند. فاصله حداکثر تنها معیار انتخاب نیست. ناحیه کور، میدان صوتی و زمان پاسخ نیز اهمیت دارند.

مهم ترین مشخصات فنی سنسور آلتراسونیک عبارت اند از:

• محدوده عملکرد
• حداکثر فاصله محدود
• ناحیه کور
• فرکانس فراصوت
• شکل و پهنای میدان صوتی
• حداقل اندازه هدف
• زمان پاسخ
• فرکانس سوئیچینگ
• رزولوشن
• تکرارپذیری
• دقت اندازه گیری
• جبران سازی دما
• خروجی PNP، NPN یا Push-Pull
• خروجی 4–20mA یا 0–10V
• تعداد خروجی های سوئیچ
• قابلیت Teach-in
• حالت Window یا Background
• ارتباط IO-Link
• امکان همگام سازی
• نوع کابل یا کانکتور
• درجه حفاظت
• محدوده دمای کاری
• جنس بدنه و مبدل

Operating Range و Limiting Range یکسان نیستند. عملکرد پایدار معمولا در محدوده عملیاتی تضمین می شود. محدوده نهایی نباید بدون حاشیه مبنای طراحی باشد.

راهنمای انتخاب سنسور آلتراسونیک

ابتدا باید نوع هدف مشخص شود. شکل، ابعاد، زاویه و جنس سطح روی پژواک اثر دارند. ضعیف ترین وضعیت هدف باید برای آزمایش انتخاب شود.

حداقل و حداکثر فاصله واقعی اندازه گیری شوند. هدف نباید وارد ناحیه کور شود. بیشترین فاصله نیز باید داخل محدوده عملکرد پایدار باشد.

سپس میدان صوتی با محیط اطراف مقایسه شود. دیواره، پایه و لوله نباید داخل مخروط تشخیص قرار گیرند. برای فضای محدود، مدل دارای میدان باریک مناسب تر است.

سرعت حرکت هدف نیز اهمیت دارد. زمان پاسخ باید از مدت حضور جسم کوتاه تر باشد. سنسور فراصوت برای هر شمارش سریعی مناسب نیست.

نوع خروجی براساس PLC تعیین شود. تشخیص حضور به خروجی دیجیتال و اندازه گیری سطح به خروجی پیوسته نیاز دارد. IO-Link نیز برای انتقال مقدار فاصله قابل بررسی است.

شرایط محیطی در مرحله بعد قرار دارند. دما، بخار، باد، کف، فشار و آلودگی می توانند انتخاب را تغییر دهند. برای مخزن تحت فشار باید سنسور مخصوص فرآیند انتخاب شود.

نصب سنسور آلتراسونیک

سطح سنسور باید رو به هدف قرار گیرد. برای صفحه صاف، نصب عمود بهترین پژواک را ایجاد می کند. زاویه نامناسب می تواند موج را از گیرنده دور کند.

هدف در تمام مسیر باید خارج ناحیه کور باقی بماند. نزدیک شدن بیش از حد می تواند خروجی نامعتبر ایجاد کند. فاصله مکانیکی باید با حاشیه طراحی شود.

براکت سنسور باید محکم و بدون لرزش باشد. حرکت سنسور به عنوان تغییر فاصله ثبت می شود. گشتاور بستن رزوه نیز باید طبق دستور سازنده باشد.

اجسام جانبی از میدان صوتی خارج شوند. لوله، کابل و لبه سازه می توانند پژواک کاذب تولید کنند. نمودار میدان صوتی برای تعیین فاصله مناسب استفاده شود.

خروجی هوای فشرده نباید مقابل سنسور قرار گیرد. جریان شدید هوا مسیر موج را تغییر می دهد. فن و دریچه نیز باید در طراحی لحاظ شوند.

نصب سنسور برای کنترل سطح

سنسور معمولا در بالای مخزن نصب می شود. محور آن باید به سطح متوسط ماده هدایت شود. فاصله تا حداکثر سطح باید از ناحیه کور بیشتر باشد.

ورودی مواد نباید مستقیم زیر سنسور باشد. جریان سقوط ماده می تواند پژواک اشتباه ایجاد کند. فاصله از دیواره و تجهیزات داخلی نیز رعایت شود.

در مخزن مایع، همزن و موج سطح روی اندازه گیری اثر دارند. استفاده از فیلتر زمانی می تواند خروجی را پایدار کند. فیلتر زیاد پاسخ سیستم را کند خواهد کرد.

در مواد جامد، سطح ممکن است مخروطی یا نامنظم باشد. محل سنسور باید نماینده سطح موردنظر باشد. اندازه گیری از گوشه مخزن معمولا نتیجه مناسبی ارائه نمی دهد.

کف و بخار باید در آزمون واقعی بررسی شوند. در صورت پژواک ضعیف، فناوری رادار ممکن است مناسب تر باشد. انتخاب باید براساس فرآیند انجام شود.

تداخل میان چند سنسور آلتراسونیک

چند سنسور نزدیک می توانند پژواک یکدیگر را دریافت کنند. این پدیده Crosstalk نام دارد و باعث خطای فاصله می شود. فاصله و جهت نصب باید اصلاح شوند.

بعضی مدل ها ورودی Synchronization دارند. سنسورها در این حالت هم زمان پالس ارسال می کنند. این روش می تواند برای پوشش گسترده یا جلوگیری از تداخل استفاده شود.

در حالت Multiplex، سنسورها به ترتیب اندازه گیری می کنند. این روش تداخل را کاهش می دهد، اما نرخ به روزرسانی هر سنسور کمتر می شود. تعداد قابل اتصال به سری محصول بستگی دارد.

اگر همگام سازی در دسترس نباشد، فاصله مکانیکی و زاویه سنسورها افزایش داده شوند. چرخه اندازه گیری نیز در بعضی مدل ها قابل تنظیم است. آزمایش نهایی در شرایط واقعی ضروری است.

تنظیم و Teach-in سنسور آلتراسونیک

نقطه سوئیچ می تواند با دکمه، سیم Teach یا IO-Link تنظیم شود. هدف در فاصله موردنظر قرار می گیرد و مقدار ثبت می شود. ترتیب دقیق به مدل بستگی دارد.

برای Window Mode دو فاصله آموزش داده می شوند. خروجی داخل یا خارج این پنجره فعال می شود. منطق خروجی باید با برنامه PLC هماهنگ باشد.

در خروجی آنالوگ، نقطه نزدیک و دور تعیین می شوند. سنسور مقدار جریان یا ولتاژ را میان این دو نقطه تغییر می دهد. امکان معکوس کردن شیب در بعضی مدل ها وجود دارد.

پس از Teach، هدف در تمام محدوده حرکت آزمایش شود. اجسام جانبی و پس زمینه نیز بررسی شوند. تنظیم با یک نقطه ثابت برای همه شرایط کافی نیست.

عیب یابی سنسور آلتراسونیک

اگر سنسور هدف را تشخیص نمی دهد، ابتدا فاصله و ناحیه کور بررسی شوند. هدف ممکن است بیش از حد نزدیک یا دور باشد. زاویه سطح نیز می تواند پژواک را منحرف کند.

اگر خروجی ناپایدار است، اجسام جانبی در میدان صوتی بررسی شوند. کف، بخار یا جریان هوا نیز احتمال دارد. کاهش پهنای میدان یا تغییر محل نصب قابل بررسی است.

اگر فاصله با دما تغییر می کند، جبران سازی دما و محل سنسور کنترل شوند. تغییر سریع دما می تواند زمان تثبیت نیاز داشته باشد. نصب کنار منبع گرما مناسب نیست.

اگر نمایشگر مقدار درست دارد ولی PLC فرمان نمی گیرد، نوع خروجی بررسی شود. احتمال ناسازگاری PNP و NPN وجود دارد. سیم کشی و ولتاژ تغذیه نیز کنترل شوند.

در خروجی آنالوگ، مقیاس بندی PLC بررسی شود. 4mA و 20mA باید به فاصله های صحیح اختصاص یابند. مقاومت ورودی نیز نباید از حد مجاز خارج باشد.

نگهداری سنسور آلتراسونیک

سطح مبدل باید تمیز نگه داشته شود. رسوب ضخیم می تواند ارسال و دریافت موج را کاهش دهد. روش تمیزکاری باید با جنس مبدل سازگار باشد.

خراش یا ضربه به سطح سنسور مجاز نیست. مبدل فراصوت بخش حساسی است. ابزار سخت نباید برای پاک کردن رسوب استفاده شود.

براکت و کابل ها به صورت دوره ای بررسی شوند. لرزش می تواند زاویه سنسور را تغییر دهد. پس از تعمیر مکانیکی، عملکرد دوباره آزمایش شود.

در کاربرد سطح، مقدار مرجع مخزن خالی و پر ثبت شود. تغییر تدریجی مقدار می تواند نشانه رسوب یا تغییر فرآیند باشد. داده IO-Link برای پایش قابل استفاده است.

تجهیزات جانبی سنسور آلتراسونیک

براکت نصب برای تثبیت و تنظیم زاویه استفاده می شود. شکل براکت باید با بدنه M18، M30 یا مکعبی هماهنگ باشد. استحکام آن روی دقت اثر دارد.

فلنج و آداپتور برای نصب روی مخزن کاربرد دارند. جنس آنها باید با محیط و ماده سازگار باشد. آداپتور نباید میدان صوتی را محدود کند.

کابل و کانکتور M12 از تجهیزات رایج هستند. تعداد پین و وظیفه پایه ها باید بررسی شوند. مدل آنالوگ یا چندخروجی ممکن است کانکتور متفاوتی داشته باشد.

IO-Link Master برای مدل های ارتباطی لازم است. فایل IODD نیز برای تنظیم و دریافت داده استفاده می شود. نسخه IO-Link باید با سیستم هماهنگ باشد.

کنترلر یا واحد پردازش جداگانه در مدل های دارای هد خارجی استفاده می شود. هد و کنترلر باید از یک خانواده باشند. طول کابل مجاز نیز اهمیت دارد.

عوامل موثر بر قیمت سنسور آلتراسونیک

قیمت سنسور آلتراسونیک به برد و اندازه مبدل بستگی دارد. مدل های فاصله بلند معمولا بدنه و پردازش متفاوتی دارند. ناحیه کور کوتاه نیز می تواند قیمت را تغییر دهد.

نوع خروجی یکی از عوامل مهم است. مدل دیجیتال ساده با سنسور دارای خروجی آنالوگ یا IO-Link تفاوت دارد. تعداد خروجی ها و امکانات Teach نیز موثر هستند.

جنس بدنه و مقاومت محیطی بر قیمت اثر می گذارند. مدل فولادی، مقاوم شیمیایی یا مناسب محیط بیرونی ساختار تخصصی تری دارد. درجه حفاظت باید برای همان کاربرد بررسی شود.

جبران سازی دما، همگام سازی و تنظیم میدان صوتی نیز روی قیمت تاثیر دارند. این قابلیت ها باید براساس نیاز واقعی انتخاب شوند. مدل گران تر همیشه مناسب ترین گزینه نیست.

برای مقایسه قیمت سنسور آلتراسونیک، کد کامل محصول مبنا قرار گیرد. دو سنسور با برد مشابه ممکن است ناحیه کور و خروجی متفاوتی داشته باشند. مقایسه فقط براساس فاصله حداکثر دقیق نیست.

خرید سنسور آلتراسونیک

برای خرید سنسور آلتراسونیک ابتدا هدف کاربرد را مشخص کنید. تشخیص حضور، اندازه گیری فاصله و کنترل سطح به خروجی های متفاوت نیاز دارند. حداقل و حداکثر فاصله نیز باید تعیین شوند.

در زمان استعلام فروش سنسور آلتراسونیک، شکل و جنس هدف را اعلام کنید. سطح صاف، مایل، نرم یا دارای کف رفتار متفاوتی دارد. شرایط دما و جریان هوا نیز مهم هستند.

نوع ورودی PLC باید مشخص شود. PNP، NPN، 4–20mA، 0–10V و IO-Link به صورت مستقیم قابل جایگزینی نیستند. نوع کابل و کانکتور نیز بررسی شود.

برای جایگزینی سنسور قدیمی، کد کامل و تنظیمات فعلی لازم هستند. ناحیه کور، برد و نقشه سیم کشی اهمیت دارند. شباهت ظاهری برای انتخاب جایگزین کافی نیست.

محصول باید با هدف واقعی و در تمام شرایط فرآیند آزمایش شود. کمترین سطح، بیشترین سطح و دمای مختلف در آزمون لحاظ شوند. انتخاب درست، اندازه گیری پایدار و کنترل قابل اعتماد را فراهم می کند.

برای راهنمای خرید و دریافت قیمت سنسور آلتراسونیک با شماره 03191091031 تماس بگیرید.