Ultraschallsensor: Funktion, Vorteile, industrieller Einsatz

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🎓 Was ist ein Ultraschallsensor?

Ultraschallsensoren sind Wegaufnehmer und spezielle Sensoren, die den Ultraschall verwenden, um Abstände von Objekten oder Füllstände zu messen. Ultraschallsensoren kommen sehr häufig in der Industrie vor, da sie millimetergenaue Messungen erlauben. / Definition



Aufbau und Funktionsweise

Funktion von Ultraschallsensoren erklärt von ifm


Abstandsmessungen von Ultraschallsensoren basieren häufig nach dem Prinzip der Laufzeitmessung von hochfrequenten Schallimpulsen. Dabei wird in regelmäßigen Abständen ein hochfrequenter Schallimpuls vom Sensor ausgestrahlt, der sich in Schallgeschwindigkeit in der Luft ausbreitet. Wenn der Ultraschallimpuls auf ein Objekt trifft, wird er von diesem reflektiert. Infolgedessen entsteht ein Echo. Dieses Echo wird von Ultraschallsensor aufgenommen. Die Zeitspanne zwischen Senden des Impulses und Auffangen des Echos wird zum Berechnen des Abstands zum Objekt verwendet.


Der Vorteil des Messsystems ist, dass es bei nahezu allen Umständen funktioniert. Denn Schall ist eine mechanische Schwingung, die quasi überall vorhanden ist - ausgenommen im Vakuum. So nutzt der Schall Gas, Flüssigkeiten oder Festkörper als Übertragungsmedium und er kann berührungslos und über verschiedene Distanzen gemessen werden.


Schall außerhalb des Ultraschall-Bereiches:

  • Schallwellen unterhalb 16.000 Herz sind für den Mensch hörbar und werden als Infraschall bezeichnet.
  • Schallwellen ab ca. 1 GHz werden als Hyperschall bezeichnet.

Anwendungsgebiete von Ultraschallsensoren

Ein Ultraschallsensor kommt in sehr vielen Bereichen in der Industrie vor:

  • Maschinenbau/Werkzeugmaschinen
  • Automobilindustrie
  • Landwirtschaftliche Maschinen
  • Lebensmittelindustrie
  • Anwendungen zur Füllstandserfassung
  • Holz- und Möbelindustrie
  • Baumaschinen
  • Baustoffindustrie
  • Sicherheitsindustrie Anwendungsbeispiel: Ultraschallsensor zur Innenraumüberwachung: der Sensor reagiert bei einer Bewegung mit der Auslösung des Alarms


Erfassungsbereich von Ultraschallsensoren

Die Tastweite und der damit einhergehende Erfassungsbereich ist mit das wichtigste Entscheidungskriterium.

Ultraschallsensoren können auch optisch schwer erfassbare Objekte erkennen. Die Objekterkennung wird jedoch mit zunehmender Größe und Stärke des reflektierenden Signals sicherer. Auch die Oberfläche hat einen Einfluss. Schallabsorbierende Objekte (bspw. Schaumgummi, Baumwolle und sehr poröse Materialien) reflektieren de Schall unklar und schwächen dadurch den Messbereich.

Eine weitere wichtige Kennzahl ist die Betriebsspannung.

Hersteller

  • Pepperl+Fuchs: baut seine Ultraschallsensoren unter anderen in Reflexionsschalter und -taster sowie Einwegschranken und Doppelbogen-Senoren ein.
  • Baumer: Senoren mit unterschiedlichen Erfassungsbereichen (z. B.: bis 400mm oder 1000mm) und auch extra kleine und leichte Ultraschallsensoren.
  • ifm electronic
  • WayCon Positionsmesstechnik: Ultraschallsensoren UFP, UPA und UPT mit IP65 und IP67 für verschiedenen Messbereiche.
  • Keyence: umfassendes Produktportfolio an Ultraschallsensoren an.
  • SICK: vielseitig einsetzbare Ultraschallsensoren aus verschiedenen Produktfamilien, wie UC30, UM12, UD18
  • wabco: Rückraumüberwachungssystem mit dem TailGUARD™ UltraschallSensor
  • skf nutzt Ultraschalltechnologie, um die manuelle Nachschmierung von Lageranwendungen zu verbessern. Der Ultraschallsensor verbessert die Wartungspraxis beim Nachschmieren von Lagern.
  • zajadacz: Großhandel für Elektrotechnik