Di-soric US 18 Serie Betriebsanleitung

Betriebsanleitung / Operating instructions
Ultraschallsensoren / Ultrasonic Sensors
US 18 ... / US 30 ...
Bestimmungsgemäßer Gebrauch
Ultraschallsensoren US... werden als
Be-standteil eines übergeordneten Ge-
samtsystems zum Erfassen von Objekten
ein-gesetzt.
-Konformität
EMV-Richtlinie DIN EN 60947-5-2
Niederspannungs- 73/23/EWG
richtlinie 93/68/EWG
Sicherheitshinweise
Ultraschallsensoren US... sind nicht
zulässig für Sicherheitsanwendungen,
insbesondere bei denen die Sicherheit
von Personen von der Gerätefunktion
abhängig ist.
Ultraschallsensoren 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
nationalen und internationalen Sicher-
heits- und Unfallverhütungsvorschriften
verantwortlich.
Bei Maschinenplanung und Verwen-
dung der Ultraschallsensoren US... sind
die einsatzspezifischen Sicherheits- und
Unfallverhütungsvorschriften einzuhal-
ten, wie z.B.:
- EN 60204, Elektrische Ausrüstung
von Maschinen
- EN 292, Sicherheit von Maschinen,
allgemeine Gestaltungsleitsätze
- DIN 57100 Teil 410, Schutz gegen
gefährliche Körperströme
Montage und elektrischer Anschluss
der Ultraschallsensoren US... darf nur
von Fachpersonal nach geltenden Vor-
schriften in spannungsfreiem Zustand
und bei ausgeschalteter Maschine
erfolgen.
Die Maschine muss gegen Wieder-
einschalten gesichert sein.
Funktion
Ultraschallsensoren US... senden mittels
eines Ultraschallwandlers Schallwellen
einer bestimmten Frequenz über das
Übertragungsmedium Luft aus. Das
Senden der Schallwellen erfolgt in zeit-
lich begrenzten Takten. Derselbe Ultra-
schallwandler dient in den Sendepausen
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 verarbei-
tet und daraus ein abstandsproportiona-
les Ausgangssignal gebildet. Bei einigen
Modellen steht dieses Signal am Span-
nungs- bzw. Stromausgang zur Verfü-
gung, wobei die größte Entfernung dem
höchsten Analogwert entspricht. Speziell
zur Füllstandsmessung gibt es Geräte mit
invertiertem Analogausgang, d.h. bei
vollem Behälter wird der höchste Ana-
logwert ausgegeben. Der Schaltausgang
(Transistorausgang pnp) des Gerätes wird
dann aktiv, wenn ein abgetastetes Objekt
einen am Potentiometer voreingestellten
Abstandswert unterschreitet.
Bei Sensoren der Baureihe US 18 K
1503... mit Analogausgang ist der End-
punkt (höchster Spannungs- bzw. Strom-
wert) einstellbar.
Der Sensor US 30 ... hat einen fest einge-
stellten Schaltpunkt bei 200 mm.
Es stehen Geräte mit axialem und radi-
alem Schallaustritt zur Verfügung.
- Bei Raumtemperatur können praktisch
alle Objekte innerhalb des Arbeitsbe-
reiches des Sensors erfasst werden.
Authorized use
Ultrasonic sensors US... 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 US... are not to be
used for safety applications, in parti-
cular 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 US...,
the safety and accident prevention
regulations specific to use must be
complied with, e.g.:
- EN 60204, Electrical equipment of
machines
- EN 292, Safety of machines, general
principles of design
- DIN 57100 Teil 410, Protection
against dangerous electric shock
Assembly and electrical connection of
Ultrasonic sensors US... may only be
carried out by skilled personnel accor-
ding to applicable regulations 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 US... 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 direc-
tional characteristic during the transmit
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. On
certain models, this signal is available at
the voltage or current output, whereby
the maximum distance corresponds to
the maximum analogue value. Specifically
for filling level measurement, units are
available with inverted anaolg output,
i.e. the maximum analog value is output
when the container is full. The switching
output (transistor output pnp) of the unit
is then activated when a detected object
comes closer than a distance preset on
the potentiometer.
On series US 18 K 1503... sensors with
an analogue output, the end point (maxi-
mum voltage or current) is adjustable.
The sensor US 30 ... has a fixed switching
point at 200 mm.
Units are available with axial and radial
sound-emitting surface.
- At room temperature, virtually all ob-
jects within the sensor's working range
can be detected.
- Eine große Oberfläche des zu erfassen-
den Objektes erhöht die Schaltsicher-
heit.
- Objekte mit glatter Oberfläche können
bis zu einem Neigungswinkel von ca.
10° erkannt werden. Raue und stark
strukturierte Objekte sind mit größe-
ren Neigungswinkeln erfassbar.
Physikalische Anwendungsgrenzen
- Ultraschallsensoren sind aus physikali-
schen Gründen (Schallgeschwindigkeit
in Luft 341 m/s bei 20 °C) relativ lang-
sam.
- Aufgrund der Ultraschallfrequenz
errechnet sich eine Auflösung von
± 1,8 mm bei 180 kHz (US 18...) bzw.
± 1,0 mm bei 350 kHz (US 30...).
- Keine Funktion unter Wasser, in Vaku-
um 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 reflek-
tierende (schallabsorbierende) Objekte
können u. U. nicht bis zum Grenzab-
stand erfasst werden. Schallabsorbie-
rende Materialien sind z.B. Schaum-
gummi, lose Baumwolle, Filz, Textilien,
ausgasende Flüssigkeiten, rutschender
Sand usw.
- Bei zu großer Neigung des zu erfas-
senden Objektes zur Strahlachse wird
nicht mehr genügend Schall in Emp-
fängerrichtung reflektiert (besonders
bei größeren, ebenen Flächen). Glatte
Objekte können bis zu einer Neigung
von 10° sicher detektiert werden.
Rauhe Oberflächen unter Umständen
bis 60° oder mehr.
Montage
- Um eine einwandfreie Funktion der
Ultraschallsensoren US 18 ... zu
gewährleisten, müssen die mit dem
Montagematerial gelieferten Gum-
miunter-/zwischenlagen unbedingt
verwendet werden.
- Starke Fremdschallquellen in der Schal-
lachse von Ultraschallsensoren sind zu
vermeiden.
- In Tanks und engen Behältnissen soll-
ten nur die langsam schaltenden Typen
der Baureihe US 18 ... 1004 verwendet
werden.
- 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.
- Das Wandlergehäuse des Sensors darf
andere Maschinenteile nicht berühren.
- Nie die Schallachsen von Geräten der
gleichen Baureihe aufeinander richten.
Die Montage erfolgt über das Gehäuse-
gewinde.
Montage US 18 ... mit Gummiteilen
B 07/1.0813de
- A large surface of the object to be
detected increases the switching
reliability.
- Objects with smooth surfaces can be
detected up to an inclination angle of
approx. 10°. Rough and heavily textu-
red 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 ± 1.8 mm
at 180 kHz (US 18...) resp. ± 1,0 mm at
350 kHz (US 30...) 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 receiver (particularly in
the case of large, flat surfaces). Smooth
objects may be detected reliably up to
an angle of inclination of 10°. Rough
surfaces may be detected under certain
circumstances up to an angle of inclina-
tion of 60° or more.
Assembly
- It is essential that the rubber shims/in-
termediate adapters supplied with the
mounting hardware be used in order
to ensure that the ultrasonic sensors
US 18 ... function correctly.
- Avoid strong external sound sources
on the sound axis of ultrasonic sen-
sors.
- Only use Series US 18... 1004 slow
switching types in tanks and narrow
containers.
- 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.
- The transducer housing of the sensor
may not contact other machine com-
ponents.
- Never aim the sound axes of devices of
the same series towards each other.
The unit can be mounted using the
housing thread.
Mounting US 18 ... with rubber parts
Mutter / nut
Unterlegscheibe / washer
Gummibuchse / rubber bush
Halter mit Bohrung Ø 21 /
retaining plate with bore Ø 21