انتخاب سنسور التراسونیک به این بستگی دارد که می‌خواهید حضور جسم را تشخیص دهید، فاصله را اندازه بگیرید یا سطح یک مخزن را کنترل کنید. شکل و جنس سطح هدف، فضای نصب و نوع خروجی موردنیاز PLC نیز می‌توانند انتخاب را تغییر دهند.
انواع اصلی سنسور التراسونیک از نظر روش تشخیص، بازتاب مستقیم، بازتابی با رفلکتور و دو طرفه هستند. مدل بازتاب مستقیم پژواک خودِ هدف را دریافت می‌کند؛ مدل رفلکتوری تغییر پژواک یک سطح ثابت را تشخیص می‌دهد و مدل دو طرفه از قطع موج بین فرستنده و گیرنده جداگانه استفاده می‌کند. خروجی سوئیچینگ یا آنالوگ، کاربرد و شکل بدنه نیز روش‌های دیگری برای دسته‌بندی این حسگرها هستند.
در این راهنما تفاوت این مدل‌ها، شرایط مناسب هرکدام و نکات بررسی دیتاشیت را مرور می‌کنیم. برای مشاهده مدل‌های عرضه‌شده در تناوب، به دسته سنسورهای التراسونیک مراجعه کنید.
سنسور التراسونیک چگونه کار می کند؟
سنسور التراسونیک یا اولتراسونیک از امواج صوتی با فرکانسی بالاتر از محدوده شنوایی انسان استفاده می‌کند. در مدل‌های بازتابی، سنسور پالس صوتی می‌فرستد و زمان بازگشت پژواک از سطح هدف را اندازه می‌گیرد. فاصله تقریبی از رابطه «سرعت صوت × زمان رفت‌وبرگشت ÷ ۲» به دست می‌آید. خروجی می‌تواند مقدار فاصله یا فرمان تغییر وضعیت در یک محدوده تنظیم‌شده باشد.
در مقابل، حسگر دو طرفه الزاماً فاصله جسم را از زمان پژواک محاسبه نمی‌کند؛ گیرنده تغییر یا قطع موج ارسالی فرستنده را تشخیص می‌دهد. به همین دلیل، نام التراسونیک به‌تنهایی مشخص نمی‌کند که یک مدل برای اندازه‌گیری پیوسته فاصله مناسب است یا فقط حضور جسم را اعلام می‌کند.
مقایسه انواع سنسور التراسونیک از نظر روش تشخیص
روش تشخیص تعیین می‌کند سنسور برای دریافت سیگنال به بازتاب خود هدف نیاز دارد یا به یک مرجع ثابت یا گیرنده جداگانه. تفاوت این سه ساختار بر فضای نصب و کاربرد مناسب هر مدل اثر می‌گذارد.
| نوع | مبنای تشخیص | کاربرد مناسب | نکته انتخاب |
|---|---|---|---|
| بازتاب مستقیم یا Diffuse | دریافت پژواک از خود هدف | تشخیص حضور، فاصله و سطح در مدل‌های مناسب | اندازه و زاویه هدف، بازتاب صوت و ناحیه کور |
| بازتابی با رفلکتور یا Retro-reflective | تغییر پژواک بازتابنده ثابت هنگام ورود جسم | تشخیص اهداف با بازتاب مستقیم ضعیف | نیاز به مرجع ثابت و پوشش مناسب پرتو |
| دو طرفه یا Through-beam | تغییر یا قطع موج بین فرستنده و گیرنده جدا | تشخیص عبور یا حضور جسم در مسیر صوت | نصب دو واحد روبه‌روی هم؛ معمولا بدون اندازه‌گیری فاصله |
نکته کاربردی: برای هدفی که پژواک مناسبی به حسگر برنمی‌گرداند، روش رفلکتوری یا دو طرفه را با توجه به فضای نصب و اندازه هدف بررسی کنید.
۱. سنسور التراسونیک بازتاب مستقیم
در این مدل معمولاً فرستنده و گیرنده در یک مجموعه قرار دارند و خود جسم بازتابنده موج است. اگر هدف در محدوده تنظیم‌شده باشد، سنسور می‌تواند خروجی سوئیچینگ را تغییر دهد یا در مدل اندازه‌گیری، مقدار فاصله را گزارش کند.
این روش برای کنترل موقعیت قطعه، تشخیص بطری یا اندازه‌گیری فاصله تا سطح مایع قابل بررسی است. نصب از یک سمت امکان پذیر است، اما هدف باید پژواک کافی به سنسور برگرداند. سطح کوچک، جاذب صوت یا صاف و بسیار مایل ممکن است دریافت پژواک را دشوار کند. همچنین هدف نباید در ناحیه کور مدل قرار گیرد.
۲. سنسور التراسونیک رفلکتوری
در حالت رفلکتوری، سنسور پژواک یک بازتابنده ثابت، مانند صفحه مناسب یا بخشی از ماشین، را به عنوان مرجع دریافت می‌کند. ورود جسم به مسیر صوت، سیگنال مرجع را تغییر می‌دهد و باعث تغییر خروجی می‌شود. این روش می‌تواند برای هدف زاویه‌دار یا جاذب صوت که بازتاب مستقیم ضعیفی دارد مفید باشد.
رفلکتور باید در محدوده مجاز و خارج از ناحیه کور تنظیم شود. قابلیت تشخیص جسم نزدیک به سنسور به اندازه هدف، پوشش مسیر صوت و دستورالعمل سازنده بستگی دارد؛ نباید برای همه مدل‌ها حذف کامل محدودیت فاصله نزدیک را فرض کرد. این روش معمولاً برای اعلام حضور به کار می‌رود، نه اندازه‌گیری پیوسته فاصله جسم.
۳. سنسور التراسونیک دو طرفه
در نوع دو طرفه، فرستنده و گیرنده جداگانه روبه‌روی یکدیگر نصب می‌شوند. وقتی جسم به اندازه کافی مسیر صوت را قطع یا تضعیف کند، گیرنده تغییر را تشخیص می‌دهد. این ساختار برای کنترل عبور قطعات یا مواد در مسیر مشخص کاربرد دارد و به پژواک جسم به سمت فرستنده وابسته نیست.
در عوض، نصب و سیم‌کشی در دو سمت مسیر لازم است. اندازه هدف، پهنای پرتو، فاصله بین دو واحد و سرعت عبور باید با دیتاشیت و آزمون عملی تطبیق داده شوند؛ هر جسم کوچکی الزاماً سیگنال را به اندازه کافی قطع نمی‌کند.
برای انتخاب سنسور متناسب با هدف، با کارشناسان تناوب تماس ۰۹۱۲۳۳۸۰۲۱۶ بگیرید و یا در واتساپ پیام دهید.
انواع سنسور التراسونیک بر اساس نوع خروجی
نوع خروجی یک دسته‌بندی مستقل از روش تشخیص است. ممکن است دو سنسور هر دو بازتاب مستقیم باشند، اما یکی فقط حضور هدف را اعلام کند و دیگری مقدار فاصله را در اختیار کنترلر بگذارد.
خروجی سوئیچینگ: برای تشخیص حضور یا رسیدن به حد
خروجی سوئیچینگ با رسیدن هدف به نقطه یا پنجره تنظیم‌شده تغییر وضعیت می‌دهد. برای نمونه می‌توان از آن برای اعلام رسیدن سطح به یک حد یا تشخیص وجود قطعه استفاده کرد. سازگاری PNP یا NPN، وضعیت نرمال باز یا نرمال بسته، تعداد خروجی‌ها، ولتاژ و جریان مجاز را با ورودی کنترلر بررسی کنید. برخی مدل‌ها تنظیم حد را با Teach-in یا روش‌های دیگر فراهم می‌کنند.
خروجی آنالوگ: برای اندازه گیری پیوسته
مدل آنالوگ مقدار اندازه‌گیری را معمولاً به شکل جریان ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر یا ولتاژ ۰ تا ۱۰ ولت، بسته به مدل، ارائه می‌کند. این خروجی برای نمایش فاصله، کنترل سطح یا ارسال مقدار متغیر به ورودی آنالوگ PLC مناسب است. محدوده اندازه‌گیری، جهت تغییر سیگنال و امکان تنظیم ابتدا و انتهای بازه را در دیتاشیت بررسی کنید.
ارتباط دیجیتال و IO-Link
برخی مدل‌ها علاوه بر خروجی‌های متداول، رابطی مانند IO-Link دارند که بسته به دستگاه می‌تواند انتقال داده فرایندی، تنظیم پارامترها و دریافت اطلاعات وضعیت را آسان‌تر کند. برای استفاده از آن به تجهیزات و پیکربندی سازگار نیاز است؛ وجود IO-Link را برای همه سنسورهای التراسونیک فرض نکنید.
انواع سنسور التراسونیک بر اساس کاربرد
سنسور تشخیص حضور و شمارش
این مدل‌ها برای اعلام حضور یا عبور قطعه و در صورت مناسب‌بودن سرعت پاسخ، شمارش کاربرد دارند. برای انتخاب، علاوه بر برد، حداقل اندازه قطعه، فاصله بین قطعات و زمان پاسخ را بررسی کنید. اگر زمان قرارگرفتن قطعه در ناحیه تشخیص از زمان پاسخ سنسور کمتر باشد، ممکن است شمارش قابل اعتماد نباشد.
سنسور اندازه گیری فاصله
مدل فاصله‌سنج مقدار فاصله تا هدف را در بازه مشخص گزارش می‌کند. این گروه برای کنترل موقعیت و پایش حرکت مناسب است، به شرط آنکه سطح هدف پژواک کافی داشته باشد. دقت، تکرارپذیری و تفکیک‌پذیری یکی نیستند؛ هر سه را با شرایط آزمون سازنده و نیاز واقعی پروژه مقایسه کنید.
سنسور سطح التراسونیک
سنسور سطح معمولاً بالای ماده نصب می‌شود و فاصله تا سطح را می‌سنجد. اگر فاصله سنسور تا کف مخزن مشخص باشد، سطح ماده از اختلاف آن و فاصله اندازه‌گیری‌شده محاسبه می‌شود. این روش برای برخی مایعات و جامدات مناسب است، اما کف، بخار غلیظ، تلاطم سطح، گرد و غبار شدید، همزن و هندسه مخزن می‌توانند پژواک را مختل کنند. سازگاری با فشار، دما، جنس ماده و شرایط نصب را نیز بررسی کنید.
سنسور دبل شیت و کنترل لبه
سنسور دبل شیت برای تشخیص وجود یک یا چند لایه ورق یا مواد مشابه طراحی می‌شود. حسگر کنترل لبه نیز در برخی ماشین‌ها موقعیت لبه نوار را برای هدایت مسیر بررسی می‌کند. این‌ها حسگرهای تخصصی‌اند؛ نوع ماده، ضخامت، سرعت خط و محدوده قابل تشخیص باید با مدل انتخابی تطبیق داده شود. هر سنسور فاصله‌سنج معمولی جایگزین آنها نیست.
چگونه سنسور التراسونیک مناسب را انتخاب کنیم؟
- وظیفه را مشخص کنید: خروجی روشن و خاموش می‌خواهید یا اندازه‌گیری پیوسته؟ برای حضور، سوئیچینگ و برای مقدار پیوسته، آنالوگ یا رابط داده مناسب را بررسی کنید.
- هدف و سطح آن را بشناسید: جنس، ابعاد، شکل، زاویه و توانایی بازتاب صوت را ثبت کنید. شفافیت یا رنگ معمولاً موضوع اصلی نیست، اما سطح جاذب صوت یا هدف کوچک می‌تواند چالش ایجاد کند.
- کمترین و بیشترین فاصله را تعیین کنید: تمام محدوده کار باید در محدوده مجاز سنسور باشد. در حالت بازتاب مستقیم، نزدیک‌ترین موقعیت هدف باید بیرون ناحیه کور قرار گیرد.
- نمودار ناحیه تشخیص را ببینید: عدد حداکثر برد برای هدف استاندارد اعلام می‌شود. هدف کوچک‌تر یا بازتاب ضعیف ممکن است فقط در فاصله کوتاه‌تری شناسایی شود. دیواره و قطعات مجاور نیز نباید پژواک مزاحم ایجاد کنند.
- نصب را بررسی کنید: دسترسی از یک سمت، امکان نصب رفلکتور یا فضای لازم برای دو واحد را مشخص کنید. سطح صاف هدف در حالت بازتاب مستقیم باید تا حد امکان روبه‌روی سنسور باشد.
- سرعت و دقت را تطبیق دهید: زمان پاسخ، فرکانس سوئیچینگ، دقت، تکرارپذیری و تفکیک‌پذیری را با سرعت خط و خطای مجاز مقایسه کنید.
- شرایط محیطی را ثبت کنید: دما، تغییرات آن، جریان هوا، بخار، کف، آلودگی، شستشو و رطوبت را همراه با درجه حفاظت و محدوده کاری مجاز دستگاه بررسی کنید.
- اتصال الکتریکی را کنترل کنید: ولتاژ تغذیه، نوع خروجی، سیم‌بندی، کانکتور، جریان بار و سازگاری PLC را با دیتاشیت تطبیق دهید.
- در شرایط واقعی آزمایش کنید: با نمونه هدف و در محدوده فاصله و شرایط محیطی واقعی، پایداری تشخیص و حاشیه عملکرد را بررسی کنید.
ناحیه کور سنسور التراسونیک چیست؟
ناحیه کور فاصله نزدیک جلوی برخی سنسورهای بازتابی است که در آن دریافت و ارزیابی پژواک هدف قابل اعتماد نیست. مقدار آن برای هر مدل متفاوت است. در انتخاب سنسور بازتاب مستقیم، تنها به حداکثر برد توجه نکنید؛ نزدیک‌ترین موقعیت هدف و بازتابنده‌های مزاحم نیز باید مطابق محدودیت‌های سازنده بررسی شوند.
دما، زاویه پرتو و شرایط محیطی چه اثری دارند؟
سرعت صوت با دما تغییر می‌کند و این تغییر بر اندازه‌گیری فاصله اثر می‌گذارد. بعضی مدل‌ها جبران دما دارند، اما توانایی آنها در تغییرات سریع دما یا اختلاف دمای مسیر صوت یکسان نیست. جریان شدید هوا و بخار یا مه فرایندی نیز ممکن است بر انتشار صوت اثر بگذارند.
پرتو صوتی مانند یک خط باریک عمل نمی‌کند و محدوده سه‌بعدی دارد. هرچه هدف دورتر باشد، احتمال ورود دیواره، لبه مخزن یا قطعات دیگر به محدوده تشخیص بیشتر می‌شود. برای جانمایی، نمودار ناحیه تشخیص همان مدل را با ابعاد هدف و موانع بررسی کنید.
برای هر کاربرد کدام نوع سنسور را بررسی کنیم؟
پس از مشخص شدن وظیفه دستگاه، می‌توانید خانواده مناسب را با شرایط هدف و محل نصب مقایسه کنید. گزینه‌های زیر نقطه شروع انتخاب هستند و تناسب نهایی آنها با دیتاشیت و آزمون عملی مشخص می‌شود.
| نیاز | گزینه اولیه | شرط مهم |
|---|---|---|
| تشخیص یک قطعه با سطح مناسب از یک سمت | بازتاب مستقیم با خروجی سوئیچینگ | پژواک کافی، فاصله خارج از ناحیه کور و زمان پاسخ مناسب |
| تشخیص جسم مایل یا جاذب صوت | رفلکتوری یا دو طرفه | وجود فضای نصب مرجع یا دو واحد و قطع کافی مسیر صوت |
| اندازه‌گیری پیوسته فاصله | مدل فاصله‌سنج با خروجی آنالوگ یا داده | محدوده، دقت و نرخ پاسخ متناسب با هدف |
| کنترل سطح مخزن | مدل مناسب سطح یا فاصله‌سنج سازگار با فرایند | بررسی کف، بخار، تلاطم، موانع و ناحیه کور در بیشترین سطح |
| تشخیص دو لایه ورق | سنسور تخصصی دبل شیت | تناسب با جنس و ضخامت ورق و سرعت خط |
توصیه مهم: برای مخزن کف دار یا سطح متلاطم، پیش از سفارش سنسور را در شرایط واقعی آزمایش کنید تا پایداری پژواک روشن شود.
مزایا و محدودیت های سنسور التراسونیک
تشخیص بدون تماس، امکان کار با بسیاری از اجسام شفاف یا براق و وابستگی کم به رنگ از مزایای این فناوری است. مدل‌های مناسب همچنین برای اندازه‌گیری فاصله و سطح به کار می‌روند. در مقابل، ویژگی صوتی و زاویه هدف، ناحیه کور، دما و موانع مسیر می‌توانند عملکرد را محدود کنند. سرعت پاسخ نیز در برخی کاربردهای بسیار سریع ممکن است کافی نباشد.
اگر هدف بسیار کوچک است یا نقطه اندازه‌گیری باریکی نیاز دارید، مقایسه با حسگر لیزری مفید است. برای بررسی جزئیات، مقاله تفاوت سنسور التراسونیک و لیزری را بخوانید. همچنین در مقایسه سنسور التراسونیک و فتوالکتریک اثر شرایط هدف و محیط را در دو فناوری بررسی کرده‌ایم.
برای استعلام و خرید سنسور التراسونیک چه اطلاعاتی آماده کنیم؟
برای انتخاب سریع‌تر، کاربرد، جنس و ابعاد هدف، حداقل و حداکثر فاصله، سرعت حرکت، نوع خروجی و ولتاژ، شرایط محیطی و محدودیت نصب را آماده کنید. اگر سنسور قبلی دارید، کد کامل آن و دلیل تعویض نیز به بررسی کمک می‌کند. قیمت به برند، برد، نوع خروجی و قابلیت‌های مدل وابسته است؛ مدل‌ها را با مشخصات قابل مقایسه ارزیابی کنید.
برای بررسی مدل‌های موجود و استعلام قیمت، سنسورهای التراسونیک تناوب را ببینید یا با کارشناسان تناوب به شماره ۰۹۱۲۳۳۸۰۲۱۶ تماس بگیرید و مشخصات کاربردتان را مطرح کنید.
برای بررسی مدل‌های موجود و استعلام قیمت، سنسورهای التراسونیک تناوب را ببینید یا با کارشناسان تناوب به شماره ۰۹۱۲۳۳۸۰۲۱۶ تماس بگیرید و مشخصات کاربردتان را مطرح کنید.
جمع بندی درباره انتخاب انواع سنسور التراسونیک
انتخاب میان سنسور بازتاب مستقیم، رفلکتوری و دو طرفه به نوع هدف، فضای نصب و نیاز به تشخیص حضور یا اندازه‌گیری فاصله بستگی دارد. خروجی و شرایط محیطی را همراه با محدوده کاری و ناحیه کور بسنجید و پیش از تصمیم نهایی، عملکرد مدل را با هدف واقعی بررسی کنید.
برای بررسی مشخصات و استعلام قیمت، با کارشناسان تناوب به شماره ۰۹۱۲۳۳۸۰۲۱۶ تماس بگیرید و نوع هدف، فاصله مورد نیاز و خروجی مورد نظر خود را مطرح کنید.
