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Im Ultraschall-Näherungsschalter gelangt ein spezieller Schallwandler zum Einsatz, der ein wahlweises Senden und Empfangen der Schallwellen zulässt. Der Wandler sendet eine bestimmte Anzahl Schallwellen aus, die vom zu erfassenden Objekt reflektiert werden. Nach dem Aussenden der Pulse wird der Ultraschallsensor auf Empfangsbetrieb umgeschaltet. Die Zeit bis zum Eintreffen eines möglichen Echos ist proportional zum Abstand des Objektes vom Näherungsschalter.

User_Knowledge_Ultrasonic_Functionality_design_operations.jpg

Digital-Ausgang

Eine Objekterkennung ist nur innerhalb des Messbereiches möglich. Der jeweilige Schaltabstand kann vom Anwender mit einem Potentiometer eingestellt oder mit dem Teachin eingelernt werden. Wird ein Objekt innerhalb des eingestellten Abstandes erkannt, ändert sich der Schaltzustand des Sensors. Über den Schaltzustand der Ausgangsstufe informiert eine eingebaute LED.


Objekterkennung

Schallwellen werden an verschiedenen Oberflächen gut reflektiert. Die zu erfassenden Objekte können fest, flüssig, körnig oder pulverförmig sein. Durchsichtige und andere optisch schwer erfassbare Objekte werden mit Ultraschall-Sensoren eindeutig erkannt.

Normobjekt

Alle Angaben beziehen sich auf ein quadratisches, ebenes Objekt mit folgenden Kantenlängen:

Das Normobjekt steht senkrecht zur Bezugsachse des Sensors. 

Grösse

Um eine sichere Objekterkennung zu gewährleisten, muss das reflektierte Signal genügend gross sein. Die Stärke des reflektierten Signals ist auch von der Grösse des Objektes abhängig. Beim definierten Normobjekt kann die Messdistanz Sd voll ausgenutzt werden.

Oberfläche

Schallabsorbierende Objekte und Medien mit rauen oder porösen Oberflächen reflektieren den Schall diffus und reduzieren damit den Messbereich der Ultraschall-Sensoren. Die Messdistanz Sd kann voll ausgenutzt werden, wenn die maximale Rauigkeit der Objektoberfläche 0,2 mm nicht übersteigt.

Typische schallabsorbierende Objekte sind:

Typische Schallkeulen

Die auf den Datenseiten aufgeführten Schallkeulen zeigen den effektiven Erfassungsbereich der Ultraschallsensoren auf. Die Schallkeulen verdeutlichen zudem den Einfluss der Nebenkeulen, welche den Öffnungswinkel der Sensoren im Nahbereich vergrössern. Aufgrund von Schallabsorption und -diffusion in der Luft werden die Schallkeulen bei grösseren Distanzen kleiner. Grösse, Form, Oberflächenbeschaffenheit sowie die Objekt-Anfahrrichtung haben einen grossen Einfluss auf den lateralen Erfassungsbereich eines Ultraschallsensors. Die Schallkeulen sind jeweils typisch für eine ganze Sensorfamilie. So gilt das Profil 100 - 1000 mm zum Beispiel für alle Typen mit diesem Erfassungsbereich; analog wie digital.

Schallkeule Ultraschall.PNG

Messmethode

Um die typischen Schallkeulen zu ermitteln, werden quadratische Normobjekte aus Stahl folgender Kantenlängen verwendet:

Die Objekte werden rechtwinklig zur Referenzachse des Sensors und in mehreren Abständen seitlich in den Erfassungsbereich eingefahren. Durch anschliessendes Verbinden der dabei gemessenen Schaltpunkte entstehen die typischen Schallkeulen. Die Form der Schallkeule verändert sich bei Verwendung von runden Objekten oder anders abweichender Geometrie.

Messmethode Ultraschall.PNG

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