Automatisierung

Ultraschallsensoren in der Füllstandmessung

20.11.2013 -

Ultraschallsensoren können im industriellen Umfeld vielseitig eingesetzt werden: Sie registrieren fast alle reflektierenden Objekte und nehmen es mit festen, flüssigen, pulverförmigen und transparenten Stoffen auf. Auch bei der Füllstandmessung kommen ihre Vorteile zum Tragen.

Optische Sensoren erkennen ausschließlich lichtreflektierende beziehungsweise lichtundurchlässige Objekte, induktive Sensoren ferromagnetische Metallteile. Ultraschallsensoren hingegen sind nahezu keine Grenzen gesetzt. Sie erkennen alle schallreflektierenden Objekte mit hoher Messgenauigkeit in Reichweiten bis zu 15 m selbst bei verschmutztem Sensor, Schwebstoffen in der Luft und störendem Fremdlicht.
Das Standard-Ultraschall-Messprinzip ist die Echo-Laufzeitmessung, die zum Beispiel bei Ultraschall-Abstandssensoren und Ultraschall-Näherungsschaltern zum Einsatz kommt und für die Messung von Anwesenheit, Abständen und Entfernungen gedacht ist. Der Ultraschallsensor strahlt zyklisch einen hochfrequenten Schallimpuls aus, der sich mit Schallgeschwindigkeit durch die Luft fortpflanzt. Wenn er auf ein Objekt trifft, wird er reflektiert und das Echo gelangt zurück zum Sensor. Aus der Zeitspanne zwischen dem Aussenden des Schalls und dem Empfang des Echos errechnet der Ultraschallsensor die Entfernung zum Objekt.
Beispiele für den Einsatz von Ultraschallsensoren in der Praxis sind:

- die Füllstandmessung: Ultraschallsensoren erkennen Füllstände aller Art in kleinen Behältern und in allen Arten von Umgebungen und dokumentieren die gemessenen Werte; 
- die Abtastung von kleinen Flaschen in der Verpackungsindustrie;
- die Anwesenheitskontrollen;
- die Verschlusserkennung bei Flaschen;
- die Detektion von Verpackungen;
- das Zählen von Objekten auf dem Förderband;
- die Volumenstromsteuerung bei Schüttgütern.

Füllstand unabhängig vom Füllgut bestimmen
Ultraschallsensoren von microsonic erfassen Messwerte mit höchster Präzision und gewährleisten die millimetergenaue Auflösung auch bei hohen Geschwindigkeiten. In seiner Kompaktklasse bringt das Unternehmen maximale Leistung auf kleinstem Raum unter. Zur Hannover Messe hat microsonic seine Kompaktklasse um den nano erweitert, der mit einer Gesamtlänge von 55 Millimetern einschließlich Stecker laut Unternehmen der kürzeste M12-Ultraschallsensor am Markt ist. Er bietet zwei Tastweiten: 250 und 350 Millimeter und ist mit Analog- oder Schaltausgang verfügbar. Gehäusebauform und Montage sind kompatibel zu vielen induktiven und kapazitiven Sensoren, was den Umstieg auf den Ultraschallsensor bei kritischen Anwendungen erleichtert.
Bei der Füllstandmessung wird die Standhöhe von Flüssigkeiten oder Schüttgütern in Behältern erfasst. Abhängig von der industriellen Aufgabenstellung, Eigenschaft des zu messenden Gutes und des Behälters, Betriebsbedingungen und vielem mehr muss das geeignete Messverfahren und Messgerät ausgewählt werden. Die Möglichkeiten reichen dabei von der mechanischen Füllstandmessung über die Druck- oder Leitfähigkeitsmessung, die kapazitive oder optische Messung, Mikrowellen und Radar bis hin zur Ultraschallmessung. Der Vorteil von Ultraschall liegt in der berührungslosen und wartungsfreien Messung, die auch nicht durch Eigenschaften des Füllgutes, wie zum Beispiel Dielektrizitätszahl, Leitfähigkeit, Dichte oder Feuchtigkeit beeinflusst wird.
Es können Füllstände bis von wenigen Millimetern bis zu acht Metern erfasst werden. Es sind Ultraschallsensoren mit ein oder zwei Schaltausgängen erhältlich für eine Min-/Max-Regelung oder mit Analogausgang 0 bis 10 V und 4 bis 20 mA.

Schnelle Messungen bei hohen Geschwindigkeiten
Der kleine Ultraschallsensor zws von microsonic mit Tastweiten zwischen 20 mm und 1 m sowie Schalt- und Analogausgang ist in einem quaderförmigen Gehäuse untergebracht. Da er hinsichtlich Gehäusebauform und Montage baugleich zu optischen Sensoren ist, stellt er vor allem bei kritischen Anwendungen eine Alternative dar. Mit bis zu 250 Hz Schaltfrequenz eignet sich zum Beispiel der zws-7 für schnelle Abtastvorgänge. Optional mit Schallführungsaufsatz SoundPipe ausgestattet, misst er Füllstände in kleinen Öffnungen. Als typisches Einsatzgebiet ist hier die Füllstandmessung in den sogenannten Wells von Mikroplatten, wie sie in der medizinischen Analysetechnik eingesetzt werden, zu nennen.
Die pico+-Ultraschallsensoren decken mit vier Tastweiten von 20 mm bis 1,3 m und drei verschiedenen Ausgangsstufen ein breites Einsatzspektrum ab. Automatische Synchronisation und Multiplex-Betrieb ermöglichen den gleichzeitigen Betrieb von bis zu 10 Sensoren auf engem Raum. Mit der IO-Link-Schnittstelle unterstützt der Sensor auch den neuen Industriestandard in der Sensorkommunikation.

Kontakt

Microsonic GmbH

Phoenixseestraße 7
Dortmund 44263

+49 231 975151 10
+49 231 975151 51

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