通常,在工业生产领域中都是使用非接触型传感器来重复检测物体。但是在某些应用领域,小型新一代超声波传感器可以解决光电传感器无法解决的难题。
绚丽多彩的包装对于消费者来说固然有着很强的吸引力,但对于生产商来说,使用光电传感器检测有着多种颜色的包装时,就会出现各种各样的问题。然而,超声波传感器在面对这些问题时则有着明显的优势;但以往的超声波传感器在价格和体积方面总是比光电传感器略逊一筹。
新一代超声波传感器的优势
使用超声波传感器的优势显而易见:物体检测可以精确到毫米量级,且不受物体表面颜色和光反射因素的影响。而且,感应面沾染灰尘也不易影响到测量。这些优势可以简单地由测量原理来解释:超声波传感器可以循环发射脉冲,然后脉冲又被检测物体反射回传感器。其内部微处理器能够测量出一个脉冲往返所用的时间。尽管有这些优势,但是以往的超声波传感器要想代替光电传感器还依然存在着价格、体积及运行速度方面的障碍。
目前,西门子公司研制的新一代SIMAIC PXS240系列超声波传感器有了新的突破,它具有光电传感器所不具备的优势。该款超声波传感器无论在体积、操作和价格方面都可与光电传感器相媲美。
利用传感器生产传感器
PXS240系列超声波传感器,其内部电路的结构工艺是将多种微型电路板组装并焊接在一起,封装在小巧的外壳内。这种全自动化的工艺流程可实现大批量生产,当传感器的第一个组件被生产出来的时候,超声波传感器已经使用在生产线上了。
从微型电路板的贴片工位传输到焊接工位的途中,以往都是使用光电传感器来对其检测。然而,由于光电传感器本身的原理缺陷,会导致对印制电路板检测时发生错误。一方面,电路板有着不同的反射表面;另一方面,电路板中的镂空和钻孔也会使光电传感器发生错误探测。
现在,新一代的PXS240系列超声波传感器解决了上述有可能发生的问题,而且便于安装(更小的盲区/更小的体积),易于调节,性价比较高,合适客户的需求。
超声波技术的发展
应用最新的电路技术,可以将超声波传感器中复杂的电路板装进一个小型外壳中,而且尺寸仅仅比两块方糖的体积稍大一些,这种封装形式已经应用于西门子的光电传感器中。由于超声波传感器本身的原理会产生盲区,而盲区有时被看作是一个缺点。但是,由于使用了目前最新的技术,新一代的PXS240系列超声波传感器比以往产品的盲区要小,同时,当被测物处于盲区时,不会产生不稳定信号。传感器内部的分析电路能够确保其不受外界因素的干扰。特殊放大器和微控制器间的相互作用可以实现更高的可靠性。微控制器通过发射声波脉冲的运行时间来计算被测物的位置,测量结果精确到毫米级,同时可以抑制噪声干扰。通过转换器对超声波声锥的优化可以实现只有主声锥对物体进行检测的状况。
简便的示教调节
SIMATIC PXS240系列超声波传感器的感应距离是20mm-250mm以及25mm-400mm。用户可以简单、便捷地通过外部示教来设定测量位置。测量位置可以永久存储在传感器中,因此可以防止误操作,不需要利用电位计或其它软件来实现额外的调试。PXS240系列超声波传感器提供了三种工作模式:漫反射式、反射式以及对射式,这三种模式可以满足客户对物体检测的所有要求。
对于漫反射型超声波传感器来说,被测物体充当反射器。一旦物体进入预设的工作范围,来自此物体的回波可引起传感器的输出信号发生改变,也可以通过示教来设定传感器的检测范围。同时,漫反射型超声波传感器可以提供PNP开关量输出或频率输出(输出频率与被测物距离成一定的比例)。
对于反射型超声波传感器来说,需要在传感器的对面安装一个固定的反射器,工作范围可根据此反射器进行调节。如果接近开关和反射器间的通路被阻断,则传感器就检测不到反射器,因而引起传感器的输出信号发生改变,在这种工作模式下不会产生盲区。反射型超声波传感器可以提供PNP开关量输出或频率输出(输出频率与被测物距离成一定的比例)。
对于对射型超声波传感器来说,超声波发射器和接收器相对放置。位于两个传感器之间的物体会触发一个开关信号。在这种工作模式下,声波持续发射,接受器对发射出的信号做出响应。由于信号不用被反射就可以到达接收器,输出的开关频率可以大大增加。同样,此工作模式也不会产生盲区,对射型超声波传感器只有PNP开关量输出。
应用优势
超声波传感器已经使用了与光电传感器相同的外形封装,使超声波传感器替代光电传感器时便于安装。而且,使用光电传感器检测不同颜色或透明物体时,容易出现检测错误。但是在使用新型PXS240系列超声波传感器时,则不会出现类似的问题,而且还可以节省大量的工作时间。另外,由于外形小巧,这种超声波传感器可以快速便捷地通过示教来设定需要检测的位置。
超声波传感器能可靠的检测瓶子并且能控制传送装置的流畅运行,无论是装酒的透明瓶子还是盛果汁的彩色玻璃杯,对于超声波传感器来说均无任何区别。超声波传感器也能应用于薄膜的环状检测,使薄膜的弯曲程度能够得到很好的控制。一方面,薄膜不能过分松弛,另一方面,如果张力太强,薄膜又会断裂。在这种情况下,带有模拟量输出的超声波传感器能够克服这种困难。薄膜的弯曲程度通过超声波传感器能够保持在最佳的范围内,这种方法也同样适用于其它类型的薄膜:如包装巧克力所使用的锡纸膜,各种塑料、金属薄膜,甚至纸张和织布等。