سنسور التراسونیک

خرید سنسور مجاورتی التراسونیک برای تشخیص حضور، فاصله و موقعیت اجسام بدون نیاز به تماس فیزیکی انجام می‌شود. این سنسورها با ارسال امواج فراصوت و دریافت موج بازتابی از سطح جسم، وجود یا فاصله هدف را تشخیص می‌دهند و به همین دلیل در خطوط تولید، ماشین‌آلات بسته‌بندی، نوار نقاله، کنترل سطح، تشخیص بطری، شمارش قطعات و بسیاری از سیستم‌های اتوماسیون صنعتی کاربرد دارند.

اگر سؤال این باشد که سنسور مجاورتی التراسونیک چیست، می‌توان آن را نوعی سنسور غیرتماسی دانست که به جای استفاده از نور یا میدان الکترومغناطیسی، از امواج صوتی با فرکانس بالاتر از محدوده شنوایی انسان استفاده می‌کند. Sensor یک پالس Ultrasonic ارسال می‌کند و پس از برخورد موج به جسم، Echo بازگشتی را دریافت می‌کند. مدت زمان رفت و برگشت موج به Sensor امکان می‌دهد فاصله Target را تشخیص دهد.

یکی از مهم‌ترین مزیت‌های خرید سنسور مجاورتی التراسونیک امکان تشخیص بسیاری از اجسام بدون وابستگی مستقیم به رنگ آنها است. اجسام روشن، تیره، شفاف و برخی سطوحی که تشخیص آنها برای بعضی Photoelectric Sensorها دشوار است، می‌توانند توسط Ultrasonic Sensor تشخیص داده شوند؛ البته شکل سطح، زاویه هدف، جنس ماده و توانایی آن در بازتاب موج صوتی همچنان اهمیت زیادی دارند.

سنسور مجاورتی التراسونیک چیست

سنسور مجاورتی التراسونیک چیست؟ این Sensor تجهیزی برای تشخیص غیرتماسی جسم است که با ارسال و دریافت موج Ultrasonic کار می‌کند.

امواج فراصوت توسط یک Transducer تولید می‌شوند.

موج از Sensor به سمت Target حرکت می‌کند.

پس از برخورد به سطح جسم، بخشی از انرژی صوتی بازتاب می‌شود.

Transducer موج برگشتی را دریافت می‌کند.

مدار داخلی فاصله زمانی بین ارسال و دریافت Wave را اندازه‌گیری می‌کند.

با دانستن سرعت انتشار صوت در هوا، Sensor می‌تواند فاصله تقریبی جسم را تعیین کرده و بر اساس Setpoint، خروجی را فعال یا غیرفعال کند.

نحوه عملکرد سنسور مجاورتی التراسونیک

در حالت معمول Transducer هم وظیفه ارسال و هم وظیفه دریافت موج را انجام می‌دهد.

Sensor یک Burst کوتاه Ultrasonic ایجاد می‌کند و سپس وارد حالت دریافت می‌شود.

اگر یک Target در محدوده اندازه‌گیری وجود داشته باشد، Echo به Sensor بازمی‌گردد.

مدار الکترونیکی Time of Flight را اندازه‌گیری کرده و وجود یا فاصله Target را تشخیص می‌دهد.

اگر جسم وارد Switching Range تعیین‌شده شود، خروجی PNP یا NPN می‌تواند تغییر وضعیت دهد.

در مدل‌های Analog، فاصله جسم می‌تواند به سیگنال پیوسته‌ای مانند 4 تا 20 میلی‌آمپر یا 0 تا 10 ولت تبدیل شود.

امواج التراسونیک چیست؟

Ultrasonic به امواج صوتی با Frequency بالاتر از محدوده شنوایی انسان گفته می‌شود.

در Sensorهای صنعتی، Frequency کاری بسته به Range و طراحی Transducer متفاوت است.

امواج از طریق هوا حرکت کرده و پس از برخورد به Target بازتاب می‌شوند.

به همین دلیل برخلاف Inductive Sensor، برای تشخیص هدف الزاماً نیازی نیست جسم فلزی باشد.

Transducer چیست؟

Transducer یکی از اصلی‌ترین بخش‌های سنسور التراسونیک است.

این بخش انرژی الکتریکی را به موج صوتی تبدیل کرده و در مرحله دریافت، Echo صوتی را مجدداً به Signal الکتریکی تبدیل می‌کند.

کیفیت Transducer روی Measurement Range، Beam Angle و دقت تشخیص تأثیر زیادی دارد.

روش Time of Flight

Time of Flight اساس عملکرد بسیاری از Ultrasonic Proximity Sensorها است.

Sensor مدت زمان حرکت Wave از Transducer تا Target و برگشت آن را اندازه‌گیری می‌کند.

هرچه Target دورتر باشد، زمان برگشت Echo بیشتر خواهد بود.

این روش امکان تشخیص فاصله بدون تماس مکانیکی را فراهم می‌کند.

تفاوت سنسور مجاورتی التراسونیک با سنسور جریان التراسونیک

این دو محصول نباید با یکدیگر اشتباه گرفته شوند.

سنسور مجاورتی التراسونیک برای تشخیص وجود یا فاصله جسم طراحی شده است.

Ultrasonic Flow Sensor برای اندازه‌گیری جریان سیال داخل Pipe استفاده می‌شود.

در خرید سنسور مجاورتی التراسونیک هدف معمولاً Object Detection، Distance Measurement یا Level Detection است، نه اندازه‌گیری Flow.

تفاوت سنسور مجاورتی التراسونیک و سنسور نوری

Photoelectric Sensor از نور برای تشخیص Target استفاده می‌کند.

Ultrasonic Sensor از امواج صوتی استفاده می‌کند.

در برخی کاربردها رنگ، شفافیت یا بازتاب نوری سطح می‌تواند روی Photoelectric Detection اثر زیادی داشته باشد، در حالی که Ultrasonic Sensor کمتر به رنگ جسم وابسته است.

در مقابل شکل هندسی و زاویه سطح Target می‌تواند در Ultrasonic Detection بسیار مهم باشد.

تفاوت سنسور مجاورتی التراسونیک و سنسور القایی

Inductive Sensor برای تشخیص اجسام فلزی طراحی شده است.

Ultrasonic Sensor می‌تواند بسیاری از مواد فلزی و غیرفلزی را تشخیص دهد.

Plastic، Glass، Metal، Wood، Liquid Surface و بسیاری از مواد دیگر بسته به شرایط قابل تشخیص هستند.

اگر Target فقط Metal باشد و Distance کوتاه کافی باشد، Inductive Sensor می‌تواند انتخاب ساده‌تری باشد.

تفاوت سنسور مجاورتی التراسونیک و سنسور خازنی

Capacitive Sensor می‌تواند مواد فلزی و غیرفلزی را از طریق تغییر Capacitance تشخیص دهد.

اما Sensing Range آن معمولاً کوتاه‌تر است و شرایط رطوبت یا رسوب می‌تواند روی عملکرد بعضی مدل‌ها تأثیر بگذارد.

Ultrasonic Sensor برای Measurement Rangeهای بزرگ‌تر و Distance Measurement گزینه مناسبی محسوب می‌شود.

کاربرد سنسور مجاورتی التراسونیک

از مهم‌ترین کاربردهای این سنسور می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تشخیص حضور قطعات
• تشخیص بطری و ظروف
• تشخیص اجسام شفاف
• اندازه‌گیری فاصله
• کنترل سطح مایعات
• کنترل سطح مواد جامد
• شمارش محصول روی نوار نقاله
• کنترل ارتفاع محصول
• تشخیص رول
• کنترل قطر رول
• تشخیص جعبه و کارتن
• کنترل موقعیت
• جلوگیری از برخورد
• کنترل فاصله تجهیزات متحرک
• تشخیص مواد در مخزن

تشخیص اجسام شفاف

یکی از دلایل مهم خرید سنسور مجاورتی التراسونیک امکان استفاده برای تشخیص برخی اجسام شفاف است.

بطری شیشه‌ای، ظرف شفاف و بعضی Plasticهای Transparent ممکن است برای سنسورهای نوری معمولی چالش ایجاد کنند.

Ultrasonic Sensor به Optical Transparency وابسته نیست و موج صوتی را بررسی می‌کند.

البته سطح جسم باید Echo کافی ایجاد کند.

تشخیص اجسام تیره

رنگ سیاه یا بسیار تیره نیز معمولاً مانند سنسورهای نوری روی اصل عملکرد Ultrasonic Sensor تأثیر مستقیم ندارد.

به همین دلیل این Sensor برای خطوطی که محصولات با رنگ‌های متفاوت عبور می‌کنند قابل بررسی است.

تشخیص اجسام براق

سطوح بسیار براق از نظر نور می‌توانند برای برخی Optical Sensorها مشکل ایجاد کنند.

Ultrasonic Sensor به Reflectivity نوری وابسته نیست.

اما اگر سطح صاف با زاویه نامناسب نسبت به Sensor قرار گرفته باشد، موج صوتی ممکن است در جهت دیگری بازتاب شود.

بنابراین زاویه سطح همچنان اهمیت دارد.

تشخیص بطری

در خطوط Filling و Packaging می‌توان از Ultrasonic Sensor برای تشخیص حضور Bottle استفاده کرد.

این قابلیت مخصوصاً زمانی مفید است که بطری‌ها رنگ‌ها یا شفافیت‌های مختلف داشته باشند.

Sensor می‌تواند به PLC اعلام کند که ظرف در محل مورد نظر حضور دارد یا خیر.

کاربرد روی نوار نقاله

در Conveyor می‌توان از Sensor برای تشخیص عبور Product استفاده کرد.

هر بار که جسم وارد Sensing Range می‌شود، خروجی تغییر می‌کند.

PLC می‌تواند از این Signal برای Counting، Position Control یا هماهنگی مراحل تولید استفاده کند.

شمارش محصولات

با نصب Sensor در کنار Conveyor می‌توان تعداد محصولات عبوری را شمارش کرد.

Switching Frequency Sensor باید با سرعت Conveyor و فاصله میان محصولات هماهنگ باشد.

اگر محصولات با فاصله بسیار کم از یکدیگر عبور کنند، Response Time اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

اندازه‌گیری فاصله

بعضی Ultrasonic Sensorها علاوه بر Switching Output دارای Analog Output هستند.

در این مدل‌ها Sensor می‌تواند Distance جسم را به یک Signal آنالوگ تبدیل کند.

این قابلیت برای Position Measurement، Height Control و Level Measurement مفید است.

کنترل ارتفاع محصول

در خطوط تولید می‌توان Sensor را بالای محصول نصب کرد.

هرچه ارتفاع Product تغییر کند، فاصله میان Sensor و سطح محصول نیز تغییر می‌کند.

Analog Output می‌تواند این مقدار را به PLC منتقل کند.

از این روش برای کنترل ارتفاع جعبه، Stack یا قطعه استفاده می‌شود.

کنترل سطح مایعات

یکی از کاربردهای شناخته‌شده Ultrasonic Sensor، Level Measurement بدون تماس است.

Sensor در بالای Tank نصب می‌شود و فاصله تا سطح Liquid را اندازه‌گیری می‌کند.

با کاهش Distance، Level افزایش پیدا کرده است و برعکس.

برای این کاربرد باید Foam، Vapor، Temperature و شکل Tank بررسی شوند.

کنترل سطح مواد جامد

Granule، Pellet و بعضی مواد Bulk نیز می‌توانند با Ultrasonic Level Sensor اندازه‌گیری شوند.

اما سطح ناهموار مواد ممکن است Echo پراکنده ایجاد کند.

به همین دلیل Sensor Range و Beam Angle باید با ابعاد Silo هماهنگ باشند.

کنترل رول

در صنایع چاپ، بسته‌بندی، کاغذ و Film می‌توان از Ultrasonic Sensor برای اندازه‌گیری قطر Roll استفاده کرد.

با باز یا بسته شدن رول، Distance سطح آن از Sensor تغییر می‌کند.

PLC از این اطلاعات برای کنترل فرآیند استفاده می‌کند.

تشخیص پارگی رول

در برخی ماشین‌آلات می‌توان از Ultrasonic Sensor برای تشخیص حضور Film، Paper یا Sheet استفاده کرد.

اگر ماده از مسیر Sensor خارج شود، خروجی تغییر می‌کند و سیستم می‌تواند Fault را تشخیص دهد.

جلوگیری از برخورد

Ultrasonic Sensor برای Distance Monitoring تجهیزات متحرک نیز قابل استفاده است.

اگر جسم به محدوده خطر نزدیک شود، Sensor می‌تواند Output ایجاد کند.

برای کاربردهای ایمنی واقعی باید توجه داشت که Sensor معمولی اتوماسیون الزاماً Safety-rated نیست و برای عملکرد ایمنی باید تجهیزات دارای استاندارد مربوط استفاده شوند.

محدوده اندازه‌گیری

Measurement Range یکی از مهم‌ترین مشخصات در خرید سنسور مجاورتی التراسونیک است.

Sensorهای کوچک ممکن است برای فاصله‌های کوتاه طراحی شوند و مدل‌های بزرگ‌تر می‌توانند Range بیشتری داشته باشند.

انتخاب Range بسیار بزرگ‌تر از نیاز همیشه مزیت نیست و باید Resolution، Beam Angle و شرایط Target نیز بررسی شوند.

محدوده کور یا Blind Zone

Ultrasonic Sensor نمی‌تواند از سطح جلویی خود تا فاصله صفر را اندازه‌گیری کند.

پس از ارسال Wave، Transducer برای مدت کوتاهی همچنان در حال ارتعاش است و نمی‌تواند Echo بسیار نزدیک را به‌درستی دریافت کند.

این محدوده Dead Zone یا Blind Zone نامیده می‌شود.

Target نباید در Blind Zone قرار گیرد.

اهمیت Blind Zone

در خرید سنسور مجاورتی التراسونیک باید Minimum Sensing Distance بررسی شود.

برای مثال اگر جسم قرار است بسیار نزدیک به Sensor حرکت کند، Sensor دارای Blind Zone بزرگ می‌تواند مناسب نباشد.

مدل‌های Short-range معمولاً برای چنین کاربردهایی طراحی می‌شوند.

Beam Angle

امواج Ultrasonic به شکل یک Beam منتشر می‌شوند.

هرچه Target از Sensor دورتر شود، Detection Area می‌تواند بزرگ‌تر شود.

Beam Angle مشخص می‌کند میدان صوتی Sensor چگونه گسترش پیدا می‌کند.

این پارامتر برای تشخیص اجسام کوچک یا نصب نزدیک به دیواره اهمیت زیادی دارد.

Sound Cone چیست؟

Sound Cone یا مخروط صوتی محدوده‌ای است که Wave در آن منتشر می‌شود.

اگر یک جسم ناخواسته مانند دیواره Machine داخل این محدوده قرار گیرد ممکن است Echo ایجاد کند.

در Installation باید مطمئن شد Sensor فقط Target مورد نظر را تشخیص می‌دهد.

تشخیص اجسام کوچک

برای Small Object Detection باید قطر Beam و Sensor Frequency مناسب باشد.

اگر جسم بسیار کوچک‌تر از Sound Beam باشد، Echo ممکن است ضعیف شود.

مدل‌های High Frequency و Short Range می‌توانند برای اهداف کوچک مناسب‌تر باشند.

زاویه هدف

یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های Ultrasonic Sensor زاویه Target است.

اگر یک سطح کاملاً صاف با زاویه زیاد نسبت به Sensor قرار گرفته باشد، Wave ممکن است مانند آینه در جهتی غیر از Sensor بازتاب شود.

در این شرایط Echo کافی به Receiver نمی‌رسد.

هدف مناسب برای سنسور التراسونیک

بهترین شرایط زمانی است که سطح هدف تقریباً عمود بر محور Sensor قرار گرفته باشد.

سطوح بزرگ و نسبتاً صاف معمولاً Echo خوبی ایجاد می‌کنند.

برای اجسام کوچک، منحنی یا زاویه‌دار باید تست عملی یا مشخصات Target از دیتاشیت بررسی شود.

مواد جاذب صدا

مواد بسیار نرم، متخلخل یا جاذب صوت می‌توانند بخشی از Ultrasonic Energy را جذب کنند.

Foam، Fabric و بعضی مواد عایق نمونه‌هایی هستند که ممکن است Echo ضعیف‌تری ایجاد کنند.

این موضوع باید در خرید سنسور مجاورتی التراسونیک برای چنین اهدافی بررسی شود.

تأثیر دما

سرعت انتشار صوت در هوا با Temperature تغییر می‌کند.

در نتیجه تغییر Temperature می‌تواند روی Distance Measurement اثر بگذارد.

بسیاری از Ultrasonic Sensorهای صنعتی دارای Temperature Compensation هستند.

با این حال Operating Temperature Range Sensor باید رعایت شود.

Temperature Compensation

Temperature Compensation برای اصلاح تغییر سرعت صوت در اثر تغییر دمای محیط استفاده می‌شود.

Sensor می‌تواند با اندازه‌گیری Temperature داخلی یا محیطی محاسبه Distance را اصلاح کند.

قابلیت دقیق هر مدل باید از دیتاشیت بررسی شود.

تأثیر رطوبت

Humidity نیز می‌تواند تا حدی روی ویژگی انتشار صوت در هوا اثر داشته باشد، هرچند در بسیاری از کاربردهای صنعتی Temperature عامل مهم‌تری است.

در محیط‌های بسیار خاص باید شرایط واقعی با Specification سازنده مقایسه شوند.

تأثیر فشار هوا

تغییرات معمول Pressure اتمسفر در بسیاری از کاربردها مشکل اصلی Ultrasonic Measurement نیست، اما محیط‌های تحت فشار یا Gasهای غیرمعمول می‌توانند رفتار Sound Propagation متفاوتی ایجاد کنند.

Sensor باید برای همان محیط طراحی شده باشد.

بخار و مه

Heavy Vapor، Fog یا تغییرات شدید Temperature می‌توانند روی مسیر و کیفیت Ultrasonic Signal تأثیر بگذارند.

در Tankهای بخاردار باید Sensor مخصوص شرایط Process انتخاب شود.

باد و جریان هوا

جریان شدید هوا می‌تواند مسیر انتشار Wave را تا حدی تغییر دهد.

در فاصله‌های طولانی یا محیط‌های دارای Air Turbulence شدید، Accuracy ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد.

گردوغبار

Ultrasonic Sensor برخلاف Photoelectric Sensor به تمیزی Optical Lens وابسته نیست، اما تجمع شدید Dust یا رسوب روی سطح Transducer می‌تواند عملکرد آن را مختل کند.

در محیط‌های Dusty باید Housing و Cleaning Requirement بررسی شوند.

فوم روی مایعات

Foam می‌تواند Echo متفاوتی نسبت به سطح صاف Liquid ایجاد کند.

بعضی Foamها Wave را جذب یا پراکنده می‌کنند.

در Level Measurement باید نوع Foam و شرایط Process بررسی شود.

خروجی PNP

PNP یکی از خروجی‌های رایج در خرید سنسور مجاورتی التراسونیک صنعتی است.

Sensor پس از تشخیص Target خروجی مناسب Digital Input PLC را ایجاد می‌کند.

Wiring باید مطابق Pinout دستگاه انجام شود.

خروجی NPN

NPN Output نیز در مدل‌های مختلف وجود دارد.

انتخاب PNP یا NPN باید با نوع Input سیستم کنترل هماهنگ باشد.

این دو خروجی را نباید بدون بررسی Wiring به جای یکدیگر استفاده کرد.

خروجی NO و NC

برخی Sensorها امکان تنظیم Normally Open یا Normally Closed را فراهم می‌کنند.

در مدل‌های Programmable ممکن است Output Logic از طریق Button، Teach-in یا IO-Link تغییر کند.

خروجی 4 تا 20 میلی‌آمپر

برای Distance Measurement می‌توان از مدل‌های دارای Analog Current Output استفاده کرد.

فاصله Target به مقدار 4 تا 20 mA تبدیل می‌شود.

PLC از طریق Analog Input مقدار Distance را دریافت می‌کند.

خروجی 0 تا 10 ولت

Analog Voltage Output نیز در برخی مدل‌ها موجود است.

محدوده Distance Sensor به ولتاژی مانند 0 تا 10 V تبدیل می‌شود.

این خروجی باید با Analog Input Controller سازگار باشد.

Teach-in چیست؟

Teach-in یکی از قابلیت‌های کاربردی Ultrasonic Sensor است.

کاربر می‌تواند Target را در Distance مورد نظر قرار داده و با Button یا Wire مخصوص، Switching Point را به Sensor آموزش دهد.

در برخی مدل‌ها Near Point و Far Point نیز قابل تعریف هستند.

Window Mode

در Window Mode Sensor فقط زمانی Output را فعال می‌کند که Target داخل یک بازه Distance مشخص قرار داشته باشد.

برای مثال می‌توان محدوده‌ای میان 100 تا 200 میلی‌متر تعریف کرد.

اگر Target نزدیک‌تر یا دورتر از Window باشد، Output تغییر می‌کند.

Background Suppression

برخی Ultrasonic Sensorها امکان تعریف حداکثر Distance را دارند.

در نتیجه اجسامی که پشت محدوده Teach‌شده قرار دارند می‌توانند نادیده گرفته شوند.

این قابلیت در ماشین‌آلاتی که Background نزدیک وجود دارد مفید است.

سنسور دو خروجی

بعضی مدل‌ها دارای دو Switching Output مستقل هستند.

می‌توان برای هر Output یک Distance یا Window متفاوت تعیین کرد.

این قابلیت برای کنترل چند مرحله‌ای موقعیت مفید است.

IO-Link

در مدل‌های جدید، IO-Link یکی از قابلیت‌های مهم در خرید سنسور مجاورتی التراسونیک است.

IO-Link می‌تواند Distance Measurement، Switching Status و Diagnostic Information را به‌صورت Digital منتقل کند.

همچنین Parameterization Sensor از طریق PLC یا IO-Link Master امکان‌پذیر می‌شود.

قابلیت همگام‌سازی

اگر چند Ultrasonic Sensor نزدیک یکدیگر کار کنند، Wave یک Sensor ممکن است توسط Sensor دیگر دریافت شود.

این پدیده Crosstalk نامیده می‌شود.

برخی Sensorهای صنعتی دارای Synchronization Input هستند تا زمان ارسال Pulse چند Sensor هماهنگ شود.

Crosstalk چیست؟

Crosstalk زمانی اتفاق می‌افتد که Sensor Echo یا Wave دستگاه مجاور را به اشتباه به‌عنوان Signal خود تشخیص دهد.

در خطوط دارای تعداد زیادی Ultrasonic Sensor باید Minimum Spacing یا Synchronization Requirement رعایت شود.

Multiplex Mode

در برخی سیستم‌ها Sensorها به‌صورت نوبتی فعال می‌شوند.

در نتیجه هر Sensor زمانی Wave ارسال می‌کند که سایر Sensorها منتظر هستند.

این روش می‌تواند Crosstalk را کاهش دهد.

سرعت پاسخ

Response Time اهمیت زیادی در ماشین‌های سریع دارد.

Ultrasonic Wave برای رفت و برگشت به Target زمان نیاز دارد.

هرچه Measurement Range بزرگ‌تر باشد، Maximum Sampling Rate می‌تواند محدودتر شود.

برای Conveyor پرسرعت باید Sensor دارای Response مناسب انتخاب شود.

فرکانس سوئیچینگ

Switching Frequency تعیین می‌کند Sensor چند Target را در واحد زمان می‌تواند به‌صورت جداگانه تشخیص دهد.

برای Counting محصولات سریع باید این مقدار با سرعت Line هماهنگ باشد.

Repeatability

Repeatability نشان می‌دهد Sensor در تشخیص Target ثابت در دفعات مختلف تا چه اندازه نقطه مشابهی را اعلام می‌کند.

در Position Control، Repeatability یکی از مشخصات مهم Sensor است.

Resolution

در مدل‌های Distance Measurement، Resolution کوچک‌ترین تغییر فاصله‌ای است که Sensor می‌تواند تشخیص یا گزارش کند.

Resolution با Accuracy یکسان نیست و هر دو باید جداگانه بررسی شوند.

Accuracy

Accuracy نشان می‌دهد Distance Measurement تا چه اندازه به فاصله واقعی نزدیک است.

Temperature، Target Geometry و شرایط محیطی می‌توانند روی Accuracy اثر بگذارند.

Hysteresis

در Switching Sensorها Hysteresis فاصله بین نقطه ON و OFF شدن خروجی است.

این ویژگی کمک می‌کند اگر Target دقیقاً نزدیک Switching Point قرار داشته باشد، Output به‌صورت مداوم و ناپایدار تغییر نکند.

سایز سنسور

Ultrasonic Sensorها در Housingهای مختلف عرضه می‌شوند، از جمله:

• M12
• M18
• M30
• Housing مکعبی
• مدل‌های Fork یا Specialized در بعضی کاربردها

سایز Sensor می‌تواند روی Range و Beam Geometry اثر بگذارد.

سنسور M18

M18 یکی از سایزهای متداول برای Ultrasonic Proximity Sensor صنعتی است.

این Size برای بسیاری از Detection Applicationها تعادل مناسبی بین ابعاد و Measurement Range ایجاد می‌کند.

سنسور M30

M30 Sensor معمولاً Transducer بزرگ‌تری دارد و می‌تواند در بعضی سری‌ها Range بالاتری ارائه دهد.

انتخاب Size باید بر اساس فاصله واقعی و فضای نصب انجام شود.

کانکتور M12

M12 Connector یکی از روش‌های رایج اتصال سنسورهای صنعتی است.

این اتصال تعویض Sensor را ساده‌تر می‌کند.

Pinout باید قبل از Wiring بررسی شود.

کابل ثابت

برخی Sensorها با Fixed Cable عرضه می‌شوند.

جنس Cable باید با محیط از نظر Oil، Temperature و Flexing سازگار باشد.

درجه حفاظت IP

Ultrasonic Sensor ممکن است در معرض Dust و Water قرار گیرد.

در خرید سنسور مجاورتی التراسونیک باید IP Rating با شرایط کارخانه هماهنگ باشد.

مدل‌های IP67 یا Protectionهای بالاتر بسته به کاربرد در بازار وجود دارند.

مقاومت شیمیایی

Transducer Face و Housing باید با محیط سازگار باشند.

در خطوط دارای بخار شیمیایی یا مواد خورنده باید Chemical Resistance محصول بررسی شود.

نصب سنسور

Sensor باید به شکلی نصب شود که محور Sound Beam به سمت Target باشد.

وجود دیواره، Bolt یا سایر اجسام در Beam می‌تواند False Detection ایجاد کند.

Mounting Position باید ثابت باشد تا Vibration زاویه Sensor را تغییر ندهد.

نصب دو سنسور کنار یکدیگر

وقتی چند Sensor کنار هم قرار می‌گیرند باید Minimum Distance توصیه‌شده توسط سازنده رعایت شود.

اگر فاصله کافی وجود ندارد، مدل دارای Synchronization یا Multiplexing قابل بررسی است.

اتصال به PLC

در خرید سنسور مجاورتی التراسونیک باید نوع خروجی با PLC مشخص باشد.

PNP و NPN برای Digital Input استفاده می‌شوند.

4–20 mA یا 0–10V برای Analog Input کاربرد دارند.

IO-Link نیز برای انتقال دیجیتال Measurement و Parameterها قابل استفاده است.

تفاوت Sensor Switching و Distance Sensor

Ultrasonic Proximity Switch فقط تشخیص می‌دهد Target در محدوده تعریف‌شده وجود دارد یا خیر.

Ultrasonic Distance Sensor مقدار واقعی فاصله را نیز اندازه‌گیری و ارسال می‌کند.

برخی محصولات هر دو قابلیت را هم‌زمان ارائه می‌دهند.

مزایای سنسور مجاورتی التراسونیک

مهم‌ترین مزایای این فناوری عبارت‌اند از:

• تشخیص بدون تماس
• امکان تشخیص بسیاری از مواد
• وابستگی کم به رنگ Target
• مناسب برای برخی اجسام شفاف
• قابل استفاده برای Liquid Level
• امکان Distance Measurement
• مناسب برای اجسام فلزی و غیرفلزی
• دارای خروجی Switching و Analog در مدل‌های مختلف
• امکان Teach-in
• قابلیت اتصال به PLC
• امکان استفاده از IO-Link در مدل‌های جدید

محدودیت‌های سنسور مجاورتی التراسونیک

Ultrasonic Sensor دارای Blind Zone است.

Targetهای کوچک یا دارای زاویه زیاد می‌توانند Echo ضعیفی ایجاد کنند.

مواد بسیار جاذب صدا می‌توانند تشخیص را دشوار کنند.

Temperature روی سرعت صوت اثر دارد.

چند Sensor نزدیک به هم ممکن است Crosstalk ایجاد کنند.

Response Time در Rangeهای بالا ممکن است نسبت به برخی فناوری‌های سریع‌تر محدودتر باشد.

نکات مهم هنگام خرید سنسور مجاورتی التراسونیک

در خرید سنسور مجاورتی التراسونیک ابتدا Minimum و Maximum Distance مشخص شوند.

Blind Zone Sensor بررسی شود.

اندازه Target تعیین شود.

جنس و شکل سطح Target بررسی شود.

زاویه Target نسبت به Sensor مشخص شود.

Beam Angle و Sound Cone بررسی شوند.

Response Time و Switching Frequency با سرعت ماشین هماهنگ باشند.

Switching یا Analog بودن Measurement تعیین شود.

نوع خروجی PNP یا NPN مشخص شود.

در صورت نیاز 4–20 mA یا 0–10V انتخاب شود.

قابلیت Teach-in بررسی شود.

در صورت استفاده از چند Sensor، Synchronization بررسی شود.

IO-Link در صورت نیاز انتخاب شود.

Operating Temperature مشخص شود.

IP Rating با محیط هماهنگ باشد.

نوع Cable یا Connector تعیین شود.

محدودیت‌های Dust، Vapor، Foam و Airflow بررسی شوند.

در نهایت خرید سنسور مجاورتی التراسونیک باید بر اساس مشخصات واقعی Target و شرایط محیطی انجام شود.

برندهای معروف سنسور مجاورتی التراسونیک

Pepperl+Fuchs یکی از برندهای شناخته‌شده در حوزه Ultrasonic Sensor و تجهیزات تشخیص صنعتی است.

SICK انواع Ultrasonic Sensor برای Distance Measurement و Object Detection ارائه می‌کند.

ifm نیز Ultrasonic Sensorهای صنعتی با خروجی‌های مختلف و قابلیت‌های Automation تولید می‌کند.

microsonic از برندهای تخصصی شناخته‌شده در زمینه Ultrasonic Sensor است و محصولات متنوعی برای Distance و Level Measurement ارائه می‌کند.

Turck و Balluff نیز انواع سنسورهای Ultrasonic برای ماشین‌سازی و اتوماسیون صنعتی عرضه می‌کنند.

در خرید سنسور مجاورتی التراسونیک بهتر است برند پس از مشخص شدن Range، Blind Zone، Target Size، Output، Response Time و شرایط محیطی انتخاب شود.

جمع‌بندی

سنسور مجاورتی التراسونیک چیست؟ این Sensor تجهیزی غیرتماسی است که با ارسال امواج Ultrasonic و اندازه‌گیری Echo برگشتی، وجود یا فاصله اجسام را تشخیص می‌دهد.

این فناوری برای تشخیص قطعات فلزی و غیرفلزی، اجسام شفاف، بطری، جعبه، کنترل سطح مایعات، اندازه‌گیری ارتفاع، شمارش محصول و کنترل فاصله در ماشین‌آلات صنعتی استفاده می‌شود.

در خرید سنسور مجاورتی التراسونیک باید Measurement Range، Blind Zone، Beam Angle، Target Size، زاویه جسم، Response Time، نوع خروجی، Temperature Range، IP Rating و شرایط نصب بررسی شوند. انتخاب صحیح Sensor باعث می‌شود تشخیص اجسام و اندازه‌گیری فاصله در سیستم اتوماسیون با پایداری بیشتری انجام شود.