Funktionsprinzip

• ‌Vibration des Wandlers‌‌: Bei Anlegen elektrischer Energie vibriert der keramische Wandler und erzeugt Schallwellen.
• ‌‌Wellenausbreitung‌‌: Diese Vibrationen komprimieren und dehnen Luftmoleküle, wodurch sich Wellen von der Sensoroberfläche zum Zielobjekt ausbreiten.
• ‌Abstandsmessung‌‌: Der Sensor sendet eine Schallwelle aus und „wartet“ für einen festgelegten Zeitraum, um das vom Zielobjekt reflektierte Echo zu erfassen, bevor er erneut sendet.

Vorteile und Anwendungen

• ‌Zuverlässigkeit in verschiedenen Umgebungen‌‌: Im Gegensatz zu fotoelektrischen Sensoren werden Ultraschallsensoren nicht von der Farbe oder Reflektivität des Ziels beeinflusst, was sie in Umgebungen mit starker Lichtreflexion zuverlässig macht.
• ‌‌Erkennung transparenter Objekte und Füllstandsmessung‌‌: Sie eignen sich besonders gut zur Detektion durchsichtiger Objekte und zur Messung von Flüssigkeitsständen.
• ‌Funktion in feuchten Umgebungen‌‌: Während Lichtstrahlen an Wassertropfen gebrochen werden können, arbeiten Ultraschallsensoren in feuchten Bedingungen zuverlässig.

Einschränkungen

• ‌Empfindlichkeit gegenüber Temperatur und Luftströmung‌‌: Temperaturschwankungen und Luftbewegungen können die Schallgeschwindigkeit beeinflussen und die Messgenauigkeit verringern.
• ‌Störungen durch akustischen Lärm und elektromagnetische Geräte‌‌: Hochfrequente Geräusche oder Vibrationen von elektromagnetischen Geräten können die Leistung der Sensoren stören.
• ‌‌Anlaufdrift‌‌: Bei Kaltstart kann es vorübergehend zu Ungenauigkeiten kommen, bis der Sensor seine Betriebstemperatur erreicht.
• ‌Totzone‌‌: Direkt vor dem Wandler befindet sich ein Bereich, in dem Messungen unzuverlässig sind, da der Wandler nach dem Aussenden der Welle weiter vibriert („Ringing“-Effekt).

Optimale Nutzung

• ‌Zielobjekte‌‌: Ideale Ziele sind große, flache und feste Oberflächen wie Metall, Keramik, Glas oder Holz, die senkrecht zum Sensor positioniert sind.
• ‌Kalibrierung‌‌: Der Sensor sollte auf die reflektierende Hintergrundfläche kalibriert werden, sodass jedes dazwischenliegende Objekt eine Erkennung auslöst.
• ‌Geschwindigkeitsvergleich‌‌: Ultraschallsensoren sind langsamer als optische Sensoren, da Schall sich deutlich langsamer als Licht ausbreitet.

Temperaturkompensation und Präzision

Viele Ultraschallsensoren, wie die ‌Banner T30UX-Serie‌ und ‌QS18U-Serie‌, verfügen über integrierte Temperaturkompensation, um hohe Genauigkeit über einen breiten Temperaturbereich zu gewährleisten.

Fazit

Ultraschallsensoren bieten eine zuverlässige und flexible Lösung für Abstandsmessungen und Objekterkennung in industriellen Anwendungen. Durch das Verständnis ihrer Funktionsweise, Vor- und Nachteile sowie optimaler Einsatzbedingungen können sie effektiv in verschiedensten Umgebungen genutzt werden.