Aufrufe
vor 5 Monaten

DER KONSTRUKTEUR 7-8/2018

DER KONSTRUKTEUR 7-8/2018

ELEKTROTECHNIK/INDUSTRIEELEKTRONIK VOM PROBLEMLÖSER ZUM STANDARDSENSOR PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Neben den physikalischen Stärken der Ultraschallsensorik haben technische Entwicklungen dazu beigetragen, Ultraschallsensoren einen umfassenden Einsatz zu ermöglichen. Das gilt auch für Bereiche, in denen Sensoren und Automatisierung bisher kaum zu finden waren. Autor: Carsten Heim, Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim Ultraschallsensoren arbeiten nach dem Prinzip der Laufzeitmessung. Sie geben kurze Schallimpulse ab, die von dem Objekt, auf das sie treffen, reflektiert werden. Die aussendende Schallmembran ist zugleich das Mikrofon, das dieses Echo auffängt. Aus dem zeitlichen Abstand zwischen Signal und Echo errechnet das Gerät die Entfernung zum Objekt. Der Schall breitet sich keulenförmig aus, erfasst also statt einem einzelnen Punkt einen flächigen Messbereich. So werden auch unregelmäßige Oberflächen zuverlässig detektiert. Form, Farbe, Konturen oder Material spielen dabei keine Rolle, ebenso wenig wie spiegelnde Oberflächen, Staub, Nebel oder Dämpfe. Die Ultraschallsensoren sind zudem auch gegen Feuchtigkeit, Spritzwasser, Schmutz und ULTRASCHALLSENSOREN Anhaftungen SIND HEUTE IN GROSSER grundsätzlich unempfindlich. VIELFALT VERFÜGBAR Da die schallemittierende Oberfläche des Sensors ständig vibriert, können trockene und flüssige Anhaftungen gar nicht entstehen – die Partikel werden einfach abgeschüttelt. Filmbildende Anhaftungen, die sich nicht abschütteln lassen, beeinflussen wiederum die Funktion der Sensoren nicht. 18 DER KONSTRUKTEUR 7-8/2018

VOLLKAPSELUNG UND KOMMUNIKATION Die dem Prozess zugewandte Schallmembran besteht bei Standard-Ultraschallsensoren aus einem von Polyurethanschaum umgebenen Glashohlkugel-Epoxydharzgemisch, was für die meisten Anwendungen hinsichtlich chemischer Beständigkeit vollkommen genügt. Für Anwendungen mit erhöhten chemischen Anforderungen stehen Ultraschallsensoren mit einer teflongeschützten Wandleroberfläche bereit. Reicht selbst dieser Schutz nicht aus – wie z. B. in der Pharma- und Lebensmittelindustrie – kommen in Edelstahl vollgekapselte Ultraschallsensoren zum Einsatz. Um eine solche Kapselung ohne Leistungsverlust zu ermöglichen, hat Pepperl+Fuchs ein spezielles Fertigungsverfahren entwickelt. Es verleiht den Ultraschallsensoren der Baureihen UMC3000 und UMB800 eine spaltfreie und hermetisch dichte Edelstahl-Außenhaut. Dank ihr widerstehen die Geräte sowohl einer Heißdampfbehandlung als auch aggressiven Reinigungsmitteln. Zudem werden sie auch allen Anforderungen an die Hygiene gerecht. Andere Ultraschallsensoren zeichnen sich durch besonders kompakte Bauweise und vielfältige Montageoptionen aus. Geräte mit IO-Link-Schnittstelle ermöglichen die Integration in Industrie-4.0-Umgebungen und bieten zusätzliche, wertvolle Diagnosedaten für die vorausschauende Wartung. Unter den Ultraschallsensoren von Pepperl+Fuchs finden sich auch Geräte, die eigens für den Außeneinsatz, etwa in der Landwirtschaft oder im Bereich Mobile Equipment ausgelegt sind. Sie verkraften auch heftige mechanische Einwirkungen sowie extreme Belastungen durch Wettereinflüsse, Staub und Schmutz. Sie werden u.a. zunehmend für die Fernüberwachung von Futtermittel- und Baustoffsilos genutzt. Hier stehen auch Gesamtlösungen für eine automatisierte Fernüberwachung mit Anbindung an die Nachschublogistik zur Verfügung. Fazit: Die Einsatzmöglichkeiten für Ultraschallsensoren sind fast unbegrenzt, wie auch die folgenden Beispiele zeigen. DURCHHANGKONTROLLE In vielen Maschinen wird das Material in Form flächiger Folien zugeführt. Ein loser Materialdurchhang gleicht den zeitlichen Versatz zwischen kontinuierlichem Nachschub und schrittweiser Verarbeitung aus. Ultraschallsensoren erfassen den tiefsten Punkt des Durchhangs und sorgen dafür, dass die Maschine ihn weder zu klein noch zu groß werden lässt. Die Folien können aus ganz unterschiedlichen Materialien wie Metall, Kunststoff oder Papier bestehen, alle Farben aufweisen, transparent sein, glänzen oder spiegeln. Verschmutzung durch Materialabrieb, Ölnebel, Staub oder elektrostatisch aufgeladene Anhaftungen kommt ebenfalls vor. All diese Faktoren haben keinen Einfluss auf die Zuverlässigkeit der Ultraschallmessung. Der Schlaufentiefpunkt bleibt auch dann im flächigen Messfeld, wenn er sich im Prozess seitlich bewegt. KOLBENPOSITION Baggerschaufeln, LKW-Kipper oder Anbaugeräte an Landmaschinen werden meist mit hydraulischen Systemen bewegt. Für ihre präzise Steuerung muss die Position des Kolbens im Zylinder bekannt sein. Bisherige Lösungen erfordern häufig einen Einfach, effizient, flexibel! Netzwerktechnologie by Murrelektronik Von solider Basisfunktionalität bis zu enormer Funktionsvielfalt. Mit den Switches und Anschlussleitungen von Murrelektronik ist es eine leichte Übung, Maschinen und Anlagen zu vernetzen. IP20 Switch IP67 Switch Anschlusstechnik www.murrelektronik.de

AUSGABE