Popis snímače etiket Leuze GSU14B

Leuze GSU14B/66.3-S12, jak zní jeho celý název, je ultrazvukový snímač etiket, který je výrobcem udávaný jako univerzální snímač pro detekci libovolných etiket / mezer mezi etiketami. Nicméně dodává, že lze jej případně použít i pro jiné aplikace, například detekci průchodu papírů apod. Jeho univerzalita je prakticky založená hlavně na použití ultrazvuku jako snímacího "média", protože tomu je prakticky téměř jedno, z jakého materiálu je etiketa a i je daleko méně vybíravý na materiál spodní nosné pásky návinu. Což je hlavní výhoda ultrazvukových snímačů proti kapacitním. Samotný princip měření spočívá podobně jako u optických snímačů etiket v jednocestném uspořádání měření, tedy na jedné straně detekční mezery (vidličce) je umístěn ultrazvukový vysílač a na druhé straně (druhé vidličce) je umístěn přijímač. Navíc však mezi nimi jsou ještě dva plechové "kryty", v nichž vytvořené přesné otvory na straně vysílače i přijímače "zaostřují" paprsek zvuku, aby nebyl příliš široký a tak umožňoval detekovat mezery o velikosti od 2 mm. Právě tento údaj by měl být ten klíčový, který by Vás obecně v datasheetu ultrazvukového snímače etiket měl zajímat. Mimo vyšší cenu, je pak omezení v oblasti minimální velikosti mezery mezi etiketami často největší nevýhodou proti navenek podobným kapacitním snímačům. Na druhou stranu jsem mimo průhledných etiket zkoušel detekci i papírových etiket na papírové pásce právě s mezerou přesně 2 mm, a tomuto snímači Leuze GSU14B to vůbec nedělalo problémy. Ba naopak dával stabilně dlouhé pulsy v každé mezeře a stejně přesně i při opakovaném průjezdu. Subjektivně mi připadala detekce hran etiket přesnější než v případě kapacitního snímače Leuze GK14 (viz článek "TEST - Kapacitní snímač etiket Leuze GK 14/24 L" - http://automatizace.hw.cz/test-kapacitni-snimac-etiket-leuze-gk-1424-l). 

U tohoto typu snímače se pak pro nastavení nachází na ovládání velmi jednoduchý režim učení, kterému dominuje na horní straně snímače velké membránové tlačítko "T". To při trvalém stisku delším než 2 sekundy aktivuje učící režim, kdy současně blikají zelené a žluté indikační LEDky "ON" a "OUT". V tomto momentě je nutné protáhnout snímačem sled 3 až 7 etiket i s mezerami rychlostí max. 0,83 m/s. Během tohoto režimu se snímač zcela sám nastaví a nemusí se nic dělat. Jen pokud by se během tohoto režimu rozsvítila červení LED "WARN" (varování), není něco v pořádku (například sled etiket nebo rychlost průchodu nebyla OK) a je nutné učení opakovat. Tedy v praxi je nastavení velmi velmi jednoduché a rychlé.

Postup učení snímače Leuze GSU14B, jak jej v návodu graficky prezentuje výrobce.

Jinak další praktický rozdíl v  porovnání s kapacitním snímačem Leuze GK14, je necitlivost na směr průchodu etiket, tedy snímač v tomto směru pracuje zcela stejně jako optické provedení. Z pohledu průchodu etiket je pak jediný praktický rozdíl ve faktu, že návin by přes snímač měl jít lehce napnutý a "zalomený" o ochranný plech nad vidličkou s přijímačem, prakticky by měl po něm klouzat. Proto také, pokud se podíváte na snímač z profilu, je tento krycí plech na obou koncích zalomen do takové "střechy", právě kvůli zajištění snadného náběhu a průchodu pásky s etiketami. Nelze tedy například ve stroji přímo zaměnit například optické čidlo na ultrazvukové a je nutné mechanicky upravit právě průchod etiket. Pokud totiž etikety jdou blízko vidličky vysílače (či přímo se o ni "tře"), projevuje se zde obecný neduh všech ultrazvukových snímačů, tedy že obsahují tzv. "mrtvou zónu" těsně za vysílačem, kde prostě vůbec nedetekují, či jen velmi nespolehlivě.  

Ohledně ostatních parametrů, je na tom ultrazvukový snímač podobně jako ostatní podobné snímače. Tedy napájení je standardně stejnosměrným napětím 12 až 30 VDC prostřednictvím eurokonektoru M12, na němž se zároveň nacházejí dva spínané push-pull NPN/PNP výstupy, kdy v případě výstupu na vývodu 2 spíná PNP tranzistor na světlo a NPN na tmu a u výstupu 4 je tomu přesně obráceně. Nakonec se zde nachází i vstup pro externí / vzdálené spouštění režimu učení (Teach-in režim). 

Z pohledu mechanického provedení je snímač, podobně jako dříve testovaný kapacitní snímač od stejného výrobce, umístěn do odolného hliníkového pouzdra červené barvy, pouze výše zmíněné vymezovací a zároveň krycí plechy vysílače a přijímače v prostoru vidličky jsou z tvarovaného nerezového plechu.  Celkové rozměry jsou pak menší než u kapacitního čidla, ale na druhou stranu větší než u většiny optických snímačů etiket, které standardně mají vždy nejmenší rozměry ze všech zmíněných tří detekčních technologií.

Nerezové plíšky uvnitř detekční dutiny usměrňují průchod návinu etiket a také otvorem vymezují průchod / šířku ultrazvukového detekčního paprsku.

Výsledky detekčního testu snímače

Ultrazvukový snímač etiket Leuze GSU14B/66.3-S12 jsem zkoušel nastavit a používat jak na zcela čiré průhledné (transparentní) plastové etikety na podkladové průsvitné papírové pásce, tak i na standardní termotiskové bílé papírové etikety na stejné papírové pásce. Rozměry etiket byly v obou případech 50 x 80 mm, pouze papírové etikety byly tloušťky cca 0,5 mm a průhledné jen cca 0,1 mm. Mezery mezi etiketami se pohybovaly mezi 1,5 až 3 mm. Pokud se snímač naučil na návin papírových etiket, následně je bezchybně detekoval, resp. zachytával a indikoval spolehlivě mezery i při rychlostech posunu etiket až 0,5 m/s a to včetně uměle vytvořených menších mezer cca 1,5 mm (standardně byly 2 mm).

Test snímače Leuze GSU14B/66.3-S12 na klasické papírové etikety.

Při tomto nastavení snímače však následně nebyl schopen detekovat uvedené průhledné etikety. Pokud se však provedlo automatické učení (Teach-in) na tyto průhledné etikety, byly následně bezchybně detekovány, resp. bezchybně detekovány mezery stejně jako v předchozím případě u papírových etiket. Navíc při tomto nastavení však následně i bezchybně detekoval i uvedené papírové etikety. Zde to bylo dáno tím, že papírové etikety měly menší tloušťku než průhledné, takže po naučení snímače na tenčí průhledné snímač neměl problém zároveň správně detekovat i ty papírové.

Nakonec jsem navíc zkusil i méně běžnou konfiguraci, tedy průhledné etikety na průhledné nosné pásce ze stejného materiálu jako etikety. I v této netypické konfiguraci snímač nezklamal a etikety, resp. mezery mezi etiketami byl schopen spolehlivě rozlišit.

Test snímače Leuze GSU14B/66.3-S12 na čiré průhledné etikety na papírové průsvitné pásce.

Základní parametry (dle údajů výrobce):

• Typ: Leuze GSU14B/66.3-S12
• Funkční princip: jednocestné ultrazvukové měření změny tloušťky
• Min. šířka etiket: 10 mm
• Min. mezera mezi etiketami: 2 mm
• Detekční materiál: všechny běžné etikety (průhledné, průsvitné i neprůhledné)
• Spínací rychlost 5 kHz
• Odezva: 0,2 ms
• Rychlost průchodu etiket: až 4 m/s
• Přesnost detekce: +/- 0,2 mm
• Nastavení pomocí automatického Teach-in režimu spuštěného tlačítkem
• Indikace stavu: optická LED (zelená = běží, žlutá = detekce mezery, červená = chyba)
• Výstupy: spínané tranzistorové PNP a NPN s volbou spínání na "mezeru" či na "etiketu"
• Připojení: 5pinový euro-konektor M12
• Napájení: 10 až 30 V DC
• Rozměry otvoru pro etikety: 68 x 4 mm
• Celkové rozměry: 90 x 21 x 48 mm
• Materiál pouzdra: hliníkové
• Provozní teplota: 0 až 60 °C
• Krytí: IP65

• Stránky výrobce snímače, společnosti Leuze electronic GmbH - http://www.leuze.com
• Přímý odkaz na datasheet snímače GK 14/24L - http://www.ctiautomation.net/PDF/Leuze-Lumiflex/Leuze-IGSU-14B-Series-Forked-Sensors.pdf
• Článek  "Snímače etiket - nabízená provedení a volba pro danou aplikaci" - http://automatizace.hw.cz/snimace-etiket-nabiz...
• Článek "TEST - Snímač etiket STM FLSP03-AP/N" - http://automatizace.hw.cz/test-snimac-etiket-stm-flsp03-apn
• Článek "TEST - Kapacitní snímač etiket Leuze GK 14/24 L" - http://automatizace.hw.cz/test-kapacitni-snimac-etiket-leuze-gk-1424-l