Di-soric USCTI 18 Serie Betriebsanleitung

Betriebsanleitung / Operating instructions
Ultraschall-Sensoren / Ultrasonic sensors
USCTI 18 ... / USCRTI 18 ...
Bestimmungsgemäßer Gebrauch
Ultraschall-Sensoren USCTI.../USCRTI...
werden als Bestandteil eines übergeordne-
ten Gesamtsystems zum Erfassen von
Objekten eingesetzt.
-Konformität
EMV-Richtlinie DIN EN 60947-5-2
Niederspannungs- 73/23/EWG
richtlinie 93/68/EWG
Sicherheitshinweise
Ultraschall-Sensoren USCTI.../USCRTI...
sind nicht zulässig für Sicherheitsanwen-
dungen, insbesondere bei denen die
Sicherheit von Personen von der Geräte-
funktion abhängig ist.
Ultraschall-Sensoren dürfen nicht in
explosionsgefährdeten Räumen betrie-
ben werden.
Der Betreiber des übergeordneten
Gesamtsystems, z.B. einer Maschinen-
anlage, ist für die Einhaltung der für den
speziellen Einsatzfall geltenden nationa-
len und internationalen Sicherheits- und
Unfallverhütungsvorschriften verant-
wortlich.
Bei Maschinenplanung und Verwen-
dung der Ultraschall-Sensoren sind die
einsatzspezifischen Sicherheits- und
Unfallverhütungsvorschriften einzuhal-
ten, wie z.B.:
- EN 60204, Elektrische Ausrüstung von
Maschinen
- DIN EN ISO 12100, Sicherheit von
Maschinen - Grundbegriffe, allgemei-
ne Gestaltungsleitsätze
- DIN 57100 Teil 410, Schutz gegen
gefährliche Körperströme
Montage und elektrischer Anschluss der
Ultraschall-Sensoren USCTI.../USCRTI...
darf nur von Fachpersonal nach gelten-
den Vorschriften in spannungsfreiem
Zustand und bei ausgeschalteter
Maschine erfolgen.
Die Maschine muss gegen Wieder-
einschalten gesichert sein.
Funktion
Ultraschall-Sensoren USCTI.../USCRTI...
senden mittels eines Ultraschallwandlers
Schallwellen einer bestimmten Frequenz
über das Übertragungsmedium Luft aus.
Das Senden der Schallwellen erfolgt in
zeitlich begrenzten Takten. Derselbe
Ultraschallwandler dient in den Sendepau-
sen als Schallempfänger mit ausgeprägter
Richtcharakteristik. Das Abtastfeld ist
keulenförmig und relativ schmal. Durch
eine Laufzeitmessung werden die in den
Sendepausen vom Zielobjekt reflektierten
Schallwellen als Echos im Gerät verarbeitet
und daraus ein abstandsproportionales
Ausgangssignal gebildet.
Ultraschall-Sensoren USCTI... arbeiten als
Ultraschall-Taster, Ultraschall-Sensoren
USCRTI... als Ultraschall-Schranken. Die
Ultraschall-Sensoren sind jeweils mit
axialem oder radialem Schallaustritt
lieferbar.
Bei Ultraschall-Tastern USCTI... wirkt das
zu erkennende Objekt als Reflektor.
Sobald sich ein Objekt innerhalb des
geteachten Schaltbereichs befindet,
schaltet der Ausgang (Transistorausgang
pnp) des Sensors.
Bei Ultraschall-Schranken USCRTI wird der
Schaltabstand auf einen festen Reflektor
(z.B. Blech o. Ä) geteachet. Tritt das zu
erkennende Objekt in die Schallkeule
zwischen Ultraschall-Schranke und Reflek-
tor ein, schaltet der Ausgang (Transistor-
ausgang pnp) des Sensors. Dadurch ergibt
sich für Ultraschall-Schranken keine
Blindzone vor dem Sensor.
Der Schaltbereich wird durch Verbinden
des Teach-Eingangs mit -U (0 V), z.B. mit
B
dem Adapterkabel mit Teach-Taster,
geteacht.
Authorized use
Ultrasonic sensors USCTI.../USCRTI...are
used as a part of a higher-level overall
system for detection of objects.
conformity
EMV directive DIN EN 60947-5-2
Low voltage 73/23/EWG
directive 93/68/EWG
Safety instructions
Ultrasonic sensors USCTI.../USCRTI... are
not to be used for safety applications, in
particular applications in which safety of
persons depends on proper operation of
the instruments.
Ultrasonic sensors may not be operated
in explosion-hazard areas.
The operator of the higher-level overall
system, e.g. a machine installation, is
responsible for complying with the
national and international safety and
accident prevention regulations which
apply to the specific use.
When carrying out machine planning
and using the Ultrasonic sensors, the
safety and accident prevention regulati-
ons specific to use must be complied
with, e.g.:
- EN 60204, Electrical equipment of
machines
- DIN EN ISO 12100, Safety of machinery
- Basic concepts, general principles for
design
- DIN 57100 Teil 410, Protection against
dangerous electric shock
Assembly and electrical connection of
Ultrasonic sensors USCTI.../USCRTI...
may only be carried out by skilled per-
sonnel according to applicable regulati-
ons in de-energized condition and
when the machine is switched off.
The machine must be secured to
ensure that it cannot be switched
back on.
Function
Ultrasonic sensors USCTI.../USCRTI... emit
sound waves at a specific frequency
through the transmission medium of air
by means of an ultrasonic transducer. The
sound waves are emitted in time-limited
cycles. The same ultrasonic transducer is
used as a sound receiver with a distinctive
directional characteristic during the trans-
mit pauses. The detection area is lobar
and relatively narrow. The sound waves
reflected in the transmit pauses from the
target are processed as echoes in the unit
on the basis of a transit-time measure-
ment, and an output signal proportional
to the distance is generated from this.
The models USCTI... operate as ultrasonic
sensors, the models USCRTI... as ultraso-
nic barriers. The ultrasonic sensors are all
available with an axial or radial sound exit.
With ultrasonic sensors USCTI... the object
to be detected acts as the reflector. The
output (pnp transistor output) on the
sensor switches as soon as there is an
object in the switching range taught.
With ultrasonic barriers USCRTI the swit-
ching distance to a fixed reflector (e.g.
sheet or metal or similar) is taught. The
output (pnp transistor output) on the
sensor switches if the object to be de-
tected interrupts the sound lobe between
the ultrasonic barrier and the reflector.
There is therefore no blind zone in front of
the sensor on ultrasonic barriers.
The switching range is taught by connec-
ting the Teach input to -U (0 V), e.g.
B
using the adapter cable with the Teach
key.
i Bei Raumtemperatur können praktisch
alle Objekte innerhalb des Arbeitsberei-
ches des Sensors erfasst werden.
i Eine große Oberfläche des zu erfassen-
den Objektes erhöht die Schaltsicher-
heit.
i Objekte mit glatter Oberfläche können
bis zu einem Neigungswinkel von ca.
3° sicher erkannt werden. Raue und
stark strukturierte Objekte sind mit
größeren Neigungswinkeln erfassbar.
Physikalische Anwendungsgrenzen
- Ultraschall-Sensoren sind aus physikali-
schen Gründen (Schallgeschwindigkeit
in Luft 341 m/s bei 20 °C) relativ lang-
sam.
- Aufgrund der Ultraschallfrequenz er-
rechnet sich eine Auflösung von
± 1,7 mm bei 200 kHz bzw.
± 0,9 mm bei 400 kHz.
- Keine Funktion unter Wasser, in Vakuum
und bei größeren Überdrücken.
- Sehr heiße (> +100 °C) oder sehr kalte
Objekte (< -10 °C) können u. U. nicht
abgetastet werden (Turbulenzen der Luft
mit Brechung und Streuung des Schalls).
- Starke Luftströmungen > 20 m/s kön-
nen die Abtastsicherheit verringern.
- Eisbildung auf der Wandleroberfläche
reduziert die Empfindlichkeit des Sen-
sors (Abhilfe durch Auftragen einer
dünnen Schicht Silikonfett auf die
Wandleroberfläche).
- Sehr kleine oder sehr schlecht reflektie-
rende (schallabsorbierende) Objekte
können u. U. nicht bis zum Grenzab-
stand erfasst werden. Schallabsorbieren-
de Materialien sind z.B. Schaumgummi,
lose Baumwolle, Filz, Textilien, ausgasen-
de Flüssigkeiten, rutschender Sand usw.
- Bei zu großer Neigung des zu erfassen-
den Objektes zur Strahlachse wird nicht
mehr genügend Schall in Empfänger-
richtung reflektiert (besonders bei
größeren, ebenen Flächen). Glatte
Objekte können bis zu einer Neigung
von 3° sicher detektiert werden. Rauhe
Oberflächen unter Umständen bis 60°
oder mehr.
Montage
! Max. Anzugsdrehmoment der Befesti-
gungsmuttern 5 Nm.
Die Montage erfolgt über das Gehäusege-
winde.
i Ultraschall-Sensoren so montieren, dass
sich keine Materialien auf der Wandler-
oberfläche absetzen können.
i Um eine einwandfreie Funktion der
Ultraschall-Sensoren USCTI.../USCRTI...
zu gewährleisten, müssen die mit dem
Montagematerial gelieferten Silikonrin-
ge unbedingt verwendet werden.
i Starke Fremdschallquellen in der Schall-
achse von Ultraschall-Sensoren sind zu
vermeiden.
i Beim Einbau in Rohre muss der Rohr-
durchmesser größer als der Schallkeu-
lendurchmesser sein (siehe Abtastfel-
der). Das Verhalten des Ultraschall-
Sensors muss durch Versuche ermittelt
werden.
i Das Wandlergehäuse des Sensors darf
andere Maschinenteile nicht berühren.
i Nie die Schallachsen von Geräten der
gleichen Baureihe aufeinander richten.
Montage mit Silikonringen
B 88/1.1205de
i At room temperature, virtually all
objects within the sensor's working
range can be detected.
i A large surface of the object to be
detected increases the switching reliabi-
lity.
i Objects with smooth surfaces can be
detected up to an inclination angle of
approx. 3°. Rough and heavily textured
objects can be detected at larger
inclination angles.
Physical application limits
- For physical reasons (speed of sound in
air 341 m/s at 20 °C), ultrasonic sensors
are relatively slow.
- The calculated resolution is ± 1.7 mm at
200 kHz resp. ± 0.9 mm at 400 kHz on
the basis of the ultrasonic frequency.
- The sensors do not function under water,
in a vacuum or at high excess pressures.
- Very hot objects (> +100 °C) or very
cold objects (< -10 °C) may, under
certain circumstances, not be detected
(air turbulence with refraction and
scattering of the sound).
- Strong air flow > 20 m/s may reduce the
detection reliability.
- Ice formation on the transducer surface
reduces the sensitivity of the sensor (this
can be remedied by applying a thin coat
of silicone grease to the transducer
surface).
- Very small objects or very poorly reflec-
ting objects (sound-absorbing objects)
may, under certain circumstances, not
be detected as far as the limit zone.
Sound-absorbing materials include foam
rubber, loose cotton, felt, textiles,
outgassing fluids and slippery sand etc.
- If the object to be detected is too greatly
inclined with respect to the beam axis,
this means that adequate sound will not
be reflected in the direction of the recei-
ver (particularly in the case of large, flat
surfaces). Smooth objects may be de-
tected reliably up to an angle of inclinati-
on of 3°. Rough surfaces may be de-
tected under certain circumstances up to
an angle of inclination of 60° or more.
Assembly
! Max. tightening torque of the fastening
nuts 5 Nm.
The unit can be mounted using the hou-
sing thread.
i Mount ultrasonic sensors such that no
particles can collect on the converter
surface.
i It is essential that the silocone rings
supplied with the mounting hardware
be used in order to ensure that the
ultrasonic sensors USCTI.../USCRTI...
function correctly.
i Avoid strong external sound sources on
the sound axis of ultrasonic sensors.
i If fitting in pipes, the pipe diameter
must be larger than the sound cone
diameter (see detection areas). Deter-
mine the behaviour of the ultrasonic
sensor by means of trials.
i The transducer housing of the sensor
may not contact other machine com-
ponents.
i Never aim the sound axes of devices of
the same series towards each other.
Mounting with silicone rings
Silikonring / Silicone ring
Mutter / nut
Halter mit Bohrung ∅ 20
+0.5 /
retaining plate with bore ∅ 20
+0.5