Jste zde

Snímače Microsonic bks = přesné hlídání pozice hran a okrajů

Antonín Vojáček, 1. Červen 2013 - 23:33

Pod označením "bks" se v nabídce německého výrobce Microsonic nachází novinka v podobě vidlicového ultrazvukového snímače pro sledování okrajů zvukově propustných materiálů typu kovové plechy a fólie, plastové fólie a desky či papír. Přesněji řečeno, jde o snímač, který přesně měřící přiblížení či vychýlení jím procházejících tenkých předmětů / materiálů tloušťky s rozlišením na 0,025 mm a nepřesností měření max. 0,1 mm.

K čemu je vhodný Microsonic bks a Microsonic bks+ ?

Typicky například může jít o aplikace kontroly rovnosti ("zubatosti") hran kovových, plastových či papírových fólií odvíjených z různých rolí, slabých plechů či nepříliš tlustých / vysokých dílů apod. či případně pro systémy přesné regulace pozice průchodu / vycentrování fólie například při odvíjení / navíjení cívky fólie. Zde se nestačí spokojit s jednoduchou dvoustavovou informací, které poskytují klasické snímače přiblížení, že hrana je či není na dané pozici, ale je potřeba i přesně znát, jak moc je hrana odchýlená od ideální pozice. A toto právě poskytují zmíněné snímače Microsonic řady bks a bks+, které na svém analogovém či datovém výstupu vysílají právě onu odchylku od nastavené "nulové" (správné) pozice s přesností na 0,1 mm. K dispozici jsou v podélném směru rozsahy +/- 4 mm (celkem měřící rozsah 8 mm) u typu "bks-3", +/- 6 mm (celkem měřící rozsah 12 mm) u typu "bks+3" nebo +/- 17,5 mm (celkem měřící rozsah 35 mm) u typu "bks+6". U nich se tak také liší délka vidlic a s tím související velikostí snímací oblasti přijímače, která je podle typu 30 až 73 mm. Vzdálenost obou vidlic je pak 30 nebo 60 mm a po odečtení tzv. mrtvé měřící zóny 14 mm definuje maximální možnou šířku měřeného procházejícího předmětu / materiálu 16 nebo 56 mm. Je však nutné zajistit, aby měřený předmět byl vzdálen min. 7 mm od vidlice přijímače či vysílače, což je u ultrazvukového snímače právě ta typická mrtvá zóna.

Provedení snímače Microsonic bks (obr. vlevo) a snímačů bks+ (obr. vpravo).

Princip funkce snímače Microsonic bks a bks+

Snímače se tedy skládají ze dvou vidlic, které vymezují vnitřní průchozí / měřící prostor. Spodní vidlice je vybavena ultrazvukovým vysílačem, který cyklicky vysílá krátké zvukové pulsy. Tyto pulsy jsou detekovány ultrazvukovým přijímačem umístěným v horní vidlici. To je u ultrazvukového vidlicového snímače celkem běžný princip, který například najdete i u podobně konstruovaného ultrazvukového snímače etiket. Zde je však ten rozdíl, že zatímco u zmíněného snímače etiket je ultrazvukový paprsek velmi úzký, zde u snímačů "bks" a "bks+" má vysílací ultrazvuk spíše rozbíhající charakter, aby dopadal plošně na celou snímací obdélníkovou oblast přijímače. Následně postupně zasouvaný materiál do prostoru vidlice stále více přerušuje ("zacloňuje") zvukovou dráhu (přijímací plochu snímače) a tím zeslabuje signál nasnímaný přijímačem. Analogový signál na výstupu je pak přímo úměrný zasunutí materiálu do vidlice.

Popis snímače Microsonic bks (obrázek vlevo) a bks+ (obrázek vpravo).

Možnosti připojení a komunikace snímače Microsonic bks+

El. připojení snímače a jeho ovládání se provádí prostřednictvím 5vývodového konektoru M12, který obsahuje analogový výstup v podobě proudové smyčky 4-20 mA nebo 0 až 10 V a také spínaný tranzistorový push-pull výstup, který současně slouží i jako datová sériová komunikace IO-Link. Hodnota +/- odchylky / vychýlení hrany od nastavené nulové pozice se tedy vysílá buď jako úměrná hodnota analogového signálu nebo přímo jako hodnota v mm na datovém výstupu na sběrnici IO-Link.

Nastavení nulové pozice a vhodné intenzity měřícího ultrazvukového paprsku (aby nedocházelo k "prosvícení" měřeného předmětu) si snímač provádí automaticky po vložení hrany kontrolovaného produktu zároveň s naznačenou ryskou na přijímači a po stisku učícího tlačítka "Teach-In" nebo po přivedení vysoké úrovně dvoustavového signálu na řídící vstup COM. Také lze nastavení provést i "sofistikovaněji" prostřednictvím datové komunikace IO-Link z PC přes software LinkControl. Tak lze i nastavení snímače uložit a případně jej nahrát do nového snímače po jeho výměně, aby byla zajištěna přesně stejná funkce / nastavení.

Zapojení výstupu snímačů Microsonic bks a bks+.

Základní parametry snímače Microsonic bks+

Pracovní rozsah:
- typ bks-3: 8 mm (±4 mm)
- typ bks+3: 12 mm (±6 mm)
- typ bks+6: 35 mm (±17,5 mm)
Mrtvá měřící zóna: 7 mm od vidlic
Frekvence ultrazvuku: 200 kHz (typ bks-3) a 168 (bks+3) nebo 158 kHz (typ bks+6)
Rozlišení: 0,025 mm
Přesnost: +/- 0,1 mm
Výstupy:
- 1x analogový 4...20 mA / 0...10V
- 1x spínaný tranzistorový / datový IO-Link
Časová odezva: 2 ms
Způsob nastavení:
- tlačítko "Teach-in"
- přes sběrnici IO-Link (software LinkControl)
- řídící binární vstup "Teach-in"
Připojení: 5-pólový konektor M12
Indikace: zelená LED – vycentrování, 2 x žlutá LED: odchylky od středu (nulové hodnoty)
Napájecí napětí: 0 až 30 VDC, ochrana proti přepólování
Třída krytí: IP65
Provozní teplota: +5 až +60 ºC