Technologia ultradźwiękowa w przemysłowym Internecie Rzeczy

Czujniki ultradźwiękowe emitują krótkie impulsy akustyczne i rejestrują powstałe echo. Następnie określają odległość od obiektu za pomocą pomiaru czasu pracy. Dźwięk rozchodzi się w kształcie stożkowym, pokrywając w ten sposób szeroką powierzchnię, a nie skupiając się na jednym punkcie. Oznacza to, że urządzenia mogą również niezawodnie wykrywać nieregularne lub ruchome powierzchnie. Kształt, kolor i materiał obiektu docelowego nie mają na to żadnego wpływu, podobnie jak powierzchnie odbijające, kurz, mgła lub para.

Czujniki ultradźwiękowe są samoistnie odporne na wilgoć, pryskającą wodę, brud i osady. Powierzchnia elementu emitującego dźwięk wibruje w sposób ciągły, dzięki czemu tak suche, jak i mokre substancje nie mogą się gromadzić. Te właściwości oznaczają, że urządzenia są w stanie wykonywać wiele różnych zadań, zarówno w zakresie wykrywania obiektów, jak i pomiaru poziomu z milimetrową dokładnością.

Nowa elastyczność w użyciu

Oprócz cech związanych z budową czujnika, seria produktów UC18GS oferuje również dodatkowe opcje, które otwierają nowe możliwości konfiguracji i komunikacji. Wiązkę dźwiękową można łatwo dostosować do wymagań danej aplikacji, a w przeciwieństwie do konwencjonalnych czujników ultradźwiękowych nie dzieje się to kosztem długości zakresu pomiarowego. Urządzenia mają również wyjątkowo małą strefę martwą: 30 mm dla urządzeń o zasięgu 500 mm oraz 70 mm dla zasięgu 1000 mm.

Ten rozwój technologii ultradźwiękowej jest uzupełniany różnymi innowacjami w kwestii interfejsów, oprogramowania i komunikacji. Oprócz tradycyjnych przycisków bezpośrednio na urządzeniu, czujniki mogą być kompleksowo konfigurowane, parametryzowane i programowane za pomocą DTM/PACTware bez fizycznego kontaktu. W tym celu dostępne są IO-Link i interfejs podczerwieni (IrDA). Ten ostatni umożliwia dostęp do danych w trwającym procesie, w celach analitycznych i konserwacyjnych.

Przykład aplikacji: błyskawiczna detekcja obiektu

Przemysłowe instalacje rozlewnicze wymagają obsługi dużych liczby cykli przy odpowiednio dużej przepustowości maszyny. Puste pojemniki są transportowane z dużą częstotliwością. Podawanie robota do napełniania zostaje aktywowane tylko wtedy, gdy butelki znajdują się w żądanej pozycji końcowej. Każdy pas butelek jest monitorowany przez czujniki. Na ogół kilka pasów znajduje się bezpośrednio obok siebie; w takim przypadku taka sama liczba czujników jest zainstalowana na małym obszarze.

W przeciwieństwie do czujników optycznych, na czujniki ultradźwiękowe nie mają wpływu kolory pojemników, powierzchnie odbijające, przezroczysty materiał czy nieregularne kontury. Niezawodnie i dokładnie wykrywają one butelki w ich końcowych położeniach, pomimo dużej prędkości maszyny i stałych wibracji. Detekcja jest gwarantowana nawet w przypadku różnych konturów i odchyleń położenia w zależności od rodzaju procesu, ponieważ wiązka dźwiękowa uderza w powierzchnię pojemnika na dużym obszarze.

Jeśli w ograniczonej przestrzeni znajduje się wiele urządzeń, automatyczna synchronizacja zapewnia, że czujniki koordynują swoje sygnały dźwiękowe i nie zakłócają się nawzajem. Dzięki zintegrowanemu wejściu synchronizacyjnemu można połączyć ze sobą do dziesięciu czujników. Oddzielna parametryzacja nie jest konieczna. Konfiguracja poszczególnych urządzeń może być replikowana za pośrednictwem IO-Link.

Przykład aplikacji: pomiar poziomu bez zakłóceń

Podczas napełniania lub opróżniania pojemnika poziom cieczy może się nieregularnie wahać, a w przypadku granulatów mogą występować stożki i lejki. W obu przypadkach pomiar powierzchni wiązką dźwiękową zapewnia określenie prawidłowych średnich. Seria urządzeń UC18GS umożliwia blokowanie zakłóceń, takich jak obecność rozpórek czy drabin lub innych obiektów w polu pomiarowym w kontenerze, za pomocą oprogramowania (PACTware). Średnicę wiązki dźwiękowej da się dostosować do pożądanego zakresu docelowego i różnych kształtów pojemników. Pomiar zapewnia wiarygodne wyniki nawet w aplikacjach z "ukrytymi" źródłami zakłóceń.

Poziom w zbiorniku jest wykrywany niezależnie od materiału i jego właściwości optycznych. Dzięki stopniowi ochrony IP67 urządzenia gwarantują, że nawet bardzo trudne warunki w środowisku przemysłowym nie wpłyną na pomiar. Kompaktowa konstrukcja czujników UC18GS oznacza zaś, że można je zainstalować nawet w małym otworze w pokrywie zbiornika.

Pepperl+Fuchs Polska
www.pepperl-fuchs.com