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Ultraschallsensoren Die Kompaktklasse der neuen Ultraschallsensoren

| Redakteur: Jan Vollmuth

Die vielseitigen Ultraschallsensoren werden immer kleiner und sind zudem baugleich mit vielen anderen Sensortypen. Diese Kombination macht sie zu einer echten Alternative bei krititischen Anwendungen.

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Was reflektiert wird detektiert: Ultraschallsensoren erkennen alle schallreflektierenden Objekte, transparentes Material und Flüssigkeiten mit hoher Messgenauigkeit in Reichweiten bis zu 15 m selbst bei verschmutztem Sensor oder Schwebstoffen in der Luft und bei störendem Fremdlicht.
Was reflektiert wird detektiert: Ultraschallsensoren erkennen alle schallreflektierenden Objekte, transparentes Material und Flüssigkeiten mit hoher Messgenauigkeit in Reichweiten bis zu 15 m selbst bei verschmutztem Sensor oder Schwebstoffen in der Luft und bei störendem Fremdlicht.
(Bild: Microsonic)

Ultraschallsensoren sind Multitalente für jede Art von industriellem Einsatz: Sie registrieren nahezu alle reflektierenden Materialien und nehmen es mit (fast) jeder Flüssigkeit, Glas und Folien, Stoffen oder grobkörnigen Teilen, Spänen und feinem Sand sowie dünnsten Drähten auf. Und die Anforderungen der Industrie an Sensor und Sensorenhersteller wachsen weiter – der Trend geht zur Miniaturisierung, nicht nur in der Elektronikindustrie werden Bauteile immer kleiner. Maximale Leistung auf kleinstem Raum wird auch von Ultraschallsensoren erwartet. Der Spezialist für Ultraschallsensorik Microsonic hat auf diese Anforderungen unlängst mit Nano reagiert: dem derzeit kürzesten M12-Ultraschallsensor am Markt.

Im Gegensatz zu optischen Sensoren, die ausschließlich lichtreflektierende bzw. lichtundurchlässige Objekte erkennen oder induktiven Sensoren, die nur ferromagnetische Metallteile erkennen, zeigen sich Ultraschallsensoren vielseitig: Sie erkennen alle schallreflektierenden Objekte, transparentes Material und Flüssigkeiten mit hoher Messgenauigkeit in Reichweiten bis zu 15 m – selbst bei verschmutztem Sensor oder Schwebstoffen in der Luft und bei störendem Fremdlicht. Zudem klönnen schallabsorbierende Objekte mittels Zwangsreflektoren erkannt werden. Ihre Unempfindlichkeit und die enorme Bandbreite der realisierbaren Messbereiche für so gut wie jedes nur vorstellbare Material, dazu die unterschiedlichen Bauformen machen Ultraschallsensoren zum idealen Sensor für praktisch jede industrielle Aufgabenstellung.

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Standard-Ultraschall-Messprinzip ist die Echo-Laufzeitmessung

Wie funktionieren Ultraschallsensoren? Das Standard-Ultraschall-Messprinzip ist die Echo-Laufzeitmessung; sie kommt z. B. bei Ultraschall-Abstandssensoren und Ultraschall-Näherungsschaltern zum Einsatz und dient der Messung von Anwesenheit, Abständen und Entfernungen. Der Ultraschallsensor strahlt zyklisch einen hochfrequenten Schallimpuls aus, der sich mit Schallgeschwindigkeit durch die Luft fortpflanzt. Wenn er auf ein Objekt trifft, wird er reflektiert und das Echo gelangt zurück zum Sensor. Aus der Zeitspanne zwischen dem Aussenden des Schalls und dem Empfang des Echos errechnet der Ultraschallsensor die Entfernung zum Objekt.

Spezielle Messaufgaben allerdings erfordern spezielle Messtechniken wie die Amplitudenauswertung. Sie wird z. B. bei Ultraschall-Bahnkantensensoren, Etiketten- und Spleißsensoren oder Ultraschall-Doppelbogenkontrollen für Bogendruckmaschinen benötigt. Bei diesem Funktionsprinzip liegen sich Ultraschall-Sender und -Empfänger gegenüber; der Sensor arbeitet im sogenannten Schrankenbetrieb. Dabei strahlt der Sender zyklisch kurze Schallimpulse aus, die vom Empfänger erfasst und analysiert werden. Anhand des empfangenen Signalpegels lässt sich auf die Materialsituation schließen. Die Auswertelektronik setzt diese Information in ein entsprechendes Ausgangssignal um.

Messwerte mit hoher Präzision erfassen

Ultraschallsensoren von Microsonic erfassen Messwerte mit hoher Präzision. Der Spezialist arbeitet seit seiner Gründung 1990 an Ultraschallsensoren für jede denkbare Anwendung. Dabei weisen alle Kompaktsensoren des Herstellers gemeinsame Merkmale auf: kleinste Bauform bei maximaler Leistung, Schaltausgänge für alle Steuerungen, Microsonic-Teach-in für eine einfache und einheitliche Inbetriebnahme, Temperaturkompensation für genaue Messungen bei Temperaturschwankungen sowie eine Betriebsspannung von 20 V bis 30 V für den Einsatz an unterschiedlichen Spannungsnetzen.

Jüngster Sproß des Unternehmens ist der Nano, der laut Hersteller kleinste M12-Ultraschallsensor der Welt: Er misst lediglich 55 mm einschließlich Stecker ist und bietet 2 Tastweiten mit einem  Messbereich von 20 mm bis 350 mm. Dank M12-Gewindehülse ermöglicht er neue Lösungen für kritische Anwendungen. Der Nano ist mit Analog- (Analogausgang 4 mA bis 20 mA oder 0 V bis 10 V) oder Schaltausgang  pnp- oder npn-Ausführung verfügbar.

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