Czujniki ultradźwiękowe dla Przemysłu 4.0

Duży zasięg – niewielka strefa martwa: czujniki ultradźwiękowe firmy Turck mogą być z powodzeniem stosowane w ograniczonej przestrzeni montażowej.

W XX w. często „większy” oznaczał „lepszy”.Jednak wraz z ideą Przemysłu 4.0 pojawiło się i wciąż rośnie zapotrzebowanie na mniejsze urządzenia zapewniające dużą dokładność w pełnym zakresie pomiarowym. Ma to związek z miniaturyzacją i usprawnianiem rozwiązań oraz ich realizacją w coraz mniejszej przestrzeni montażowej. Ponadto strefy martwe – nieodłącznie towarzyszące technologii pomiaru ultradźwiękowego – nie mogą być zbyt duże w aplikacjach krótkiego zasięgu. Remedium na tego typu sytuacje są 22 nowe, miniaturowe, kompaktowe czujniki firmy Turck.

Szerokie spektrum zalet

Czujniki ultradźwiękowe działają w oparciu o zasadę pomiaru czasu przelotu. Czujnik wysyła impuls ultradźwiękowy, który odbija się od obiektu i wraca do urządzenia. Zmierzenie czasu między wysłaniem impulsu a jego powrotem umożliwia nie tylko wykrywanie obiektów, ale również pomiar odległości do nich, co może być odzwierciedlone w postaci sygnału analogowego na wyjściu czujnika.

Urządzenia wykorzystujące technologię ultradźwiękową idealnie nadają się do pomiaru lub detekcji odległości, w szczególności tam, gdzie przestrzeń montażowa jest ograniczona. Mają przy tym szereg zalet. W przeciwieństwie do rozwiązań optycznych nie są wrażliwe na zabrudzenia, więc nie muszą być regularnie czyszczone. Charakteryzują się wysoką odpornością na brud, pył, a nawet wodę, zapewniając wysoką niezawodność pomiaru. Potrafią również wykryć obiekt niezależnie od jego struktury lub koloru.

Z kolei w porównaniu do czujników indukcyjnych, które wykrywają tylko elementy metalowe, czujniki ultradźwiękowe potrafią wykryć każde medium. Podobnie jest w przypadku czujników pojemnościowych, ale są one kilkakrotnie bardziej wrażliwe na zabrudzenie.

Wytrzymałe, kompaktowe, samoczyszczące

Lista zalet czujników ultradźwiękowych firmy Turck nie kończy się na wcześniej wspomnianych. Ich cylindryczna, wytrzymała i w całości gwintowana obudowa jest stosunkowo krótka. Złącze jest metalowe, a co za tym idzie zminimalizowane jest prawdopodobieństwo jego mechanicznego uszkodzenia. Ponadto jest ono wykonane wraz z obudową z jednego kawałku metalu, dzięki czemu eliminuje się ryzyko wystąpienia potencjalnych słabych punktów, które mogłyby osłabić konstrukcję podczas pracy w trudnych warunkach, np. w niskiej temperaturze. W pełni gwintowana obudowa umożliwia także swobodny montaż urządzenia w uchwycie montażowym.

Czujniki serii RU (10 typów) mają wyjątkowo gładką przednią część przetwornika ultradźwiękowego, co zapobiega osadzaniu się na niej pyłu i kumulacji większych zabrudzeń. Drgania membrany przetwornika pomagają w pozbyciu się potencjalnie groźnych osadów, które mogłyby pojawić się na czujniku.

Nowe urządzenia firmy Turck zostały zaprojektowane z myślą o całkowitej odporności na otaczające je w miejscu pracy standardowe zakłócenia pochodzące ze środowiska przemysłowego. Czujnikom ultradźwiękowym serii RU nie przeszkadzają w pracy gwizdy sprężarek ani dźwięki generowane przez zderzające się ze sobą obiekty.

Funkcja „Easy Teach”

Aby użytkownik mógł zaprogramować czujnik szybko i intuicyjnie oraz bez konieczności stosowania komputera, wszystkie urządzenia serii RU zostały wyposażone w prostą w użyciu funkcję uczenia.

Punkt przełączania oraz zakres pomiarowy można ustawić bez stosowania zewnętrznego software’u. Zależnie od typu operacja uczenia jest przeprowadzana za pomocą specjalnie do tego przygotowanego adaptera lub przycisku uczącego. Przycisk uczący – jeżeli występuje – jest wbudowany w metalową obudowę i zabezpieczony przed przypadkowym uszkodzeniem. Procedurę uczącą przeprowadza się w ściśle zdefiniowanym oknie czasowym po zresetowaniu napięcia. Możliwe jest również skorzystanie z blokady przycisku, co eliminuje ryzyko przypadkowej lub nieautoryzowanej zmiany konfiguracji.

Miniaturowe czujniki ultradźwiękowe serii RU

Nowe, miniaturowe czujniki ultradźwiękowe RU10U-M08, RU20U-M12 i RU40U-M12, m.in. dzięki niewielkim obudowom o średnicy 8 mm i 12 mm, spełniają oczekiwania stawiane im przez aplikacje realizowane w myśl idei Przemysłu 4.0. 

Najmniejszym czujnikiem ultra­dźwiękowym dostępnym na rynku jest kompaktowy czujnik RU10U-M08. Dostępny jest w wersji odbiciowej lub przeciwsobnej z wyjściem PNP lub NPN i interfejsem IO-Link. Cechuje się zasięgiem pracy do 100 mm i strefą martwą wynoszącą jedynie 20 mm. Z kolei urządzenia w obudowach M12 dostępne są w sześciu wersjach: cztery z nich mają wyjścia analogowe a dwa – dwustanowe. Te ostatnie są wyposażone także w interfejs IO-Link. Użytkownik może wybrać między wersją o zasięgu 200 mm lub 400 mm. W obu przypadkach strefa martwa jest niewielka i wynosi odpowiednio 20 mm lub 40 mm.

Miniaturowe czujniki do aplikacji kontroli napełnienia

Miniaturowe czujniki ultradźwiękowe serii RU10U-M08 są w szczególności przeznaczone do aplikacji detekcji napełnienia zbiorników z niewielkimi otworami rewizyjnymi, w tym butelek, probówek lub innych naczyń w kształcie tuby. Po procesie napełnienia następuje chwila przestoju. Czas ten wykorzystują czujniki RU10U-M08, aby sprawdzić czy poziom napełnienia jest prawidłowy. Po sprawdzeniu na wyjściu pojawia się zmierzona wartość lub odpowiedni sygnał dwustanowy. System „dowiaduje się” tylko czy operacja napełniania przebiegła prawidłowo, czy nie. W pierwszym przypadku pojemnik może zostać zamknięty w kolejnym kroku produkcji.

Dzięki niewielkim wymiarom czujnik ultradźwiękowy może „patrzeć” do wnętrza naczynia bez konieczności stosowania dodatkowych elementów skupiających wiązkę. Dzięki temu miniaturowe urządzenie w obudowie M8 jest idealne do aplikacji w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym.

Kontrola pracy narzędzi

Miniaturowe czujniki ultradźwiękowe serii RU20U-M12 i RU40U-M12 są przeznaczone do szerszego spektrum aplikacji obiektowych. Mogą m.in. realizować zadania nadzoru pracy maszyn, np. sprawdzania procesu wiercenia wykonywanego przez centrum obróbcze. Czujnik ultradźwiękowy w obudowie M12 może monitorować poprawne położenie wiertła. Umożliwia to wczesne wykrycie wad już na etapie produkcji.

Czujniki ultradźwiękowe w aplikacjach OEM: RU50-Eco

Seria RU50U Eco firmy Turck obejmuje urządzenia w gwintowanej obudowie z tworzywa sztucznego, dzięki czemu są one idealne dla aplikacji typu OEM, w których cena jest niezwykle istotna.

Czujniki wykonane są z bardzo odpornego ciekłokrystalicznego polimeru (LCP) oraz tworzywa sztucznego Ulem, z którego zrobione jest przezroczyste złącze M12. Oba materiały udowodniły swoją wytrzymałość. Czujniki serii RU50U Eco dostępne są w wersji z wyjściem dwustanowym, jak i analogowym, prądowym lub napięciowym. Klient może wybrać między wersją ze złączem lub przewodem. Firma Turck dodała do swojej oferty aż 12 wariantów czujników serii Eco.

Zalety czujników RU50-Eco w aplikacjach przenośników

Czujniki w trybie refleksyjnym idealnie nadają się do stosowania w przenośnikach taśmowych, gdyż mogą zostać „nauczone” powierzchni znajdującej się w stałej odległości. Urządzenia niezawodnie wykrywają wszystkie obiekty, które pojawią się między nimi a danym punktem odniesienia. Dzięki przezroczystemu zakończeniu czujnika łatwiej można dostrzec sygnalizację stanu wyjścia.

Czujniki RU50-Eco są przeznaczone zwłaszcza do aplikacji intralogistycznych, gdyż umożliwiają selektywną kontrolę rolek napędowych przenośnika taśmowego. Dzięki temu pozwalają na uruchomienie tylko tej części przenośnika, która jest potrzebna, co z kolei zapewnia zmniejszenie zużycia oraz kosztów eksploatacji i energii.

TURCK Sp. z o.o.
ul. Wrocławska 115, 45-836 Opole
tel. 77 443 48 00, fax 77 443 48 01
e-mail: poland@turck.com
www.turck.pl

source: Automatyka 3/2019