Funktionsprinzip; Funktionen Und Betriebsarten - turck RU Series Betriebsanleitung

Produktbeschreibung
4.3

Funktionsprinzip

Ultraschallsensoren erfassen mithilfe von Schallwellen berührungslos und verschleißfrei eine
Vielfalt von Objekten. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Objekt durchsichtig oder undurchsich-
tig, metallisch oder nichtmetallisch, fest, flüssig oder pulverförmig ist. Auch Umgebungseinflüs-
se wie Sprühnebel, Staub oder Regen beeinträchtigen die Funktion kaum.
Ultraschallsensoren senden einen oder mehrere Ultraschallimpulse aus, die sich mit Schall-
geschwindigkeit in der Luft ausbreiten. Ein Teil des Ultraschalls wird vom Objekt zum Sensor
zurück reflektiert. Der Sensor erfasst die Gesamtlaufzeit des Ultraschallimpulses zum Objekt
hin und zurück zum Sensor. Der Abstand zum Objekt wird anschließend mit folgender Formel
berechnet:
D = c × t / 2
D = Entfernung vom Sensor zum Objekt
c = Schallgeschwindigkeit in Luft
t = Laufzeit für den Ultraschallimpuls
Zur Verbesserung der Genauigkeit bildet ein Ultraschallsensor den Mittelwert aus der Messung
mehrerer Schall impulse, bevor ein neuer Wert ausgegeben wird. Die Geschwindigkeit des
Ultraschalls hängt von der Zusammensetzung und der Temperatur des Gases ab, in dem sich
der Schall ausbreitet. Bei den meisten Ultraschall anwendungen ist die Zusammensetzung des
Gases stabil, wohingegen die Temperatur häufig schwanken kann.
In Luft ändert sich die Schallgeschwindigkeit mit der Temperatur nach folgender
Annäherungsformel:
C
m/s
C
m/s
T = Temperatur in °C
C
Schwankungen der Lufttemperatur beeinflussen somit die Schallgeschwindigkeit, was sich
wiederum auf die Gesamtzeit für das vom Sensor gemessene Echo auswirkt. Eine Erhöhung der
Lufttemperatur verschiebt beide Messbereichsgrenzen zum Sensor hin. Umgekehrt entfernen
sich durch eine Verringerung der Lufttemperatur beide Messbereichsgrenzen vom Sensor.
Diese Verschiebung beträgt bei einer Temperaturänderung von 20 °C ungefähr 3,5 % der
Grenzdistanz.
Gute Ultraschallreflektoren sind Metalle, Gläser, Steine, Hölzer mit glatten und harten Oberflä-
chen sowie Flüssigkeiten, die entsprechend zum Sensor ausgerichtet sind.
Tücher, Sand oder Körner absorbieren einen Teil der Schallenergie. Besonders schlechte Reflek-
toren sind Schäume und Felle.
4.4

Funktionen und Betriebsarten

Die Ultraschallsensoren verfügen über zwei Ausgänge, die unabhängig voneinander ein-
gestellt werden können. Ausgang 1 ist als Schaltausgang nutzbar, Ausgang 2 ist wahl-
weise als Schaltausgang, Stromausgang (4...20 mA/0...20 mA) oder Spannungsausgang
(0...10 V/0...5 V/1...6 V ) verwendbar.
Für die Ausgänge lassen sich Anfangs- und Endpunkt des Messbereichs einstellen. Der Messbe-
reich muss innerhalb des Erfassungsbereichs liegen.
Die Sensoren können im Normalbetrieb als Reflexionstaster oder Reflexionsschranke betrieben
werden. Der Anwender kann einen Einzelschaltpunkt sowie eine Fenster- oder Hysteresefunkti-
on einstellen. Weitere Betriebsarten (Einweg-, Multiplex- oder Synchron- oder Freigabebetrieb)
sind über IO-Link parametrierbar.
12
= 20 × √273 + T
C
= Schallgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde
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