Come configurare un sensore a ultrasuoni con uscita a commutazione? Cablaggio e metodi di test di base
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- Zoe
- Data Emissione
- 2025/5/23
sommario
Questo articolo fornisce una guida pratica al cablaggio e al collaudo di un sensore a ultrasuoni con uscita di commutazione. Utilizzando la serie CSB30 come esempio, illustriamo come configurare le distanze di rilevamento all'interno del range del sensore utilizzando metodi di configurazione di base.
Perché scegliere un sensore a ultrasuoni con uscita di commutazione?
L'uscita a commutazione è il tipo di segnale più semplice e ampiamente utilizzato per i sensori a ultrasuoni, comunemente disponibile in configurazioni PNP o NPN. Presenta solo due stati: ON (livello alto o basso, a seconda della logica) e OFF. Questo lo rende ideale per il rilevamento di presenza/assenza e per determinare se un oggetto è entrato o uscito da una zona di rilevamento predefinita.
Le applicazioni in genere includono:
Rilevamento della presenza di articoli su una linea di produzione
Monitoraggio se i livelli del liquido raggiungono un punto specifico
Conteggio degli oggetti che passano una posizione definita
Posizionamento di base degli oggetti all'interno di un'area specificata
Principali vantaggi dell'uscita di commutazione:
Semplicità: il cablaggio è semplice. L'uscita del sensore può essere collegata direttamente a PLC, relè o pin di ingresso digitali di microcontrollori.
Velocità: adatto a scenari che richiedono un feedback binario rapido, senza la necessità di un'elaborazione dati complessa.
Versatilità: ideale per attività di controllo basate su soglie, come l'apertura di porte automatiche, l'attivazione di sistemi anticollisione o l'attivazione di funzioni di arresto di emergenza.
Tuttavia, è importante notare che questo tipo di output non fornisce valori di distanza effettivi. È più adatto per applicazioni in cui non è richiesta una misurazione precisa della distanza.
Sensore a ultrasuoni con uscita di commutazione: una panoramica
Un sensore a ultrasuoni con uscita di commutazione funziona in base al principio della misurazione della distanza a tempo di volo. Il sensore confronta la distanza misurata con una soglia definita dall'utente e genera di conseguenza un segnale binario (digitale). Quando l'oggetto rilevato rientra nell'intervallo di soglia, il sensore commuta il suo stato di uscita, consentendone l'utilizzo in allarmi, logica di controllo o attivazione di dispositivi.
Principio di funzionamento: misurazione della distanza e commutazione della soglia
1. Trasmissione ultrasonica e rilevamento dell'eco
Il sensore emette impulsi ultrasonici ad alta frequenza (tipicamente 20-40 kHz, impercettibili all'udito umano) attraverso il suo trasmettitore. Queste onde viaggiano nell'aria, si riflettono sugli oggetti vicini e vengono ricevute dal ricevitore integrato nel sensore.
Misurando l'intervallo di tempo (Δt) tra l'emissione dell'impulso e la ricezione dell'eco, il sensore calcola la distanza dell'oggetto utilizzando la formula:
d = v × Δt / 2,
dove v è la velocità del suono nell'aria (~340 m/s, con compensazione della temperatura applicata).
2. Confronto delle soglie e uscita digitale
L'utente può configurare una soglia di commutazione tramite potenziometro, pulsante o interfaccia di comunicazione.
Un microcontrollore (MCU) all'interno del sensore confronta costantemente la distanza misurata in tempo reale con la soglia.
Se la distanza ≤ alla soglia, l'uscita passa al livello alto o basso (a seconda della logica), indicando la presenza dell'oggetto.
Se la distanza > soglia, l'output viene ripristinato, indicando che non è stato rilevato alcun oggetto.
3. Formato del segnale di uscita
L'uscita è un segnale GPIO digitale standard, adatto per:
Controllo diretto di relè, indicatori, cicalini, ecc.
Input per PLC, microcontrollori o altri sistemi di controllo digitale.
Procedura di impostazione per sensori a ultrasuoni con uscita di commutazione
Collegamento del sensore a ultrasuoni
1. Montare il sensore e collegare il cavo
Iniziare montando saldamente il sensore a ultrasuoni nella posizione di installazione desiderata. Collegare il sensore al sistema utilizzando il cavo appropriato, assicurandosi che il collegamento all'interfaccia del connettore sia saldo e affidabile.
2. Cablaggio del cavo a 5 conduttori
I cinque fili del sensore devono essere collegati secondo i codici colore standard:
Marrone: Collegare all'alimentazione positiva (+V)
Blu: Collegare all'alimentazione negativa (0V)
Nero: Segnale di uscita di commutazione (Uscita di commutazione)
Grigio: Cavo di apprendimento per l'impostazione dei punti di rilevamento
Bianco: riservato per uso futuro o funzioni opzionali (fare riferimento al manuale del prodotto per istruzioni specifiche)
Misurazione della distanza ultrasonica
3. Procedura di apprendimento per la configurazione del punto di commutazione (modalità finestra)
Il sensore consente la configurazione di due punti di commutazione all'interno del campo di rilevamento per creare una finestra di rilevamento definita:
Primo punto di rilevamento (A1):
Posizionare l'oggetto bersaglio nella posizione A1, che rappresenta il punto di partenza del raggio di rilevamento desiderato.
Collegare temporaneamente il filo grigio di Teach-in a 0 V (polo negativo). Attendere che il LED indicatore del sensore (tipicamente verde) lampeggi tre volte, quindi scollegare il filo. Questo conferma che il primo punto di commutazione è stato impostato.
Secondo punto di rilevamento (A2):
Spostare l'oggetto nella posizione A2, che rappresenta il punto finale della finestra di rilevamento.
Collegare temporaneamente il filo grigio al polo positivo +V. Quando il LED lampeggia di nuovo tre volte, scollegare il filo.
A questo punto, il sensore ha completato con successo la configurazione a doppio punto per la modalità finestra e il sistema è pronto per il funzionamento.
Sensori a ultrasuoni consigliati
- Modello: CSB30-2000-J60-E3-V15
- Campo di rilevamento: 100-2000 mm
- Campo di rilevamento: 100-2000 mm
- Zona cieca: 0-100 mm
- Risoluzione: 0,17 mm
- Risoluzione: 0,17 mm
- Ripetibilità ±0,15% del valore di fondo scala
- Precisione assoluta: ±1% (compensazione della deriva della temperatura integrata)
- Tempo di risposta: 82 ms
- Tempo di risposta: 82 ms
- Isteresi di commutazione: ±2 mm
- Frequenza di commutazione: 10 Hz
- Tipo di input: Con funzione di sincronizzazione e apprendimento
- Tipo di uscita: E3/E5: 1 uscita di commutazione PNP, NO/NC
- Peso: 105 g
- Tensione di esercizio: 10-30 V CC, protezione da inversione di polarità
- Tensione di esercizio: 10-30 V CC, protezione da inversione di polarità
- Protezione da sovracorrente: 200 mA, luce rossa e luce verde lampeggianti contemporaneamente
- Impedenza di carico: I / 0-300 Ohm, U / > 1k Ohm
- Corrente a vuoto: ≤ 30 mA
- Materiale: placcatura in rame e nichel, raccordi in plastica, resina epossidica caricata con fibra di vetro
- Tipo di connessione: connettore M12 a 5 pin
- Classe di protezione: IP 67
- Temperatura ambiente: -25°C~+70°C (248~343K)
Sensori correlati
Campo di rilevamento: 100-2000 mm Materiale: placcatura in rame nichelato, raccordi in plastica Tipo di connessione: connettore M12 a 5 pin Metodo di uscita: 1 uscita di commutazione PNP, NO/NC
Campo di rilevamento: 30-300 mm, 50-500 mm, 60-1000 mm Materiale: placcatura in rame nichelato, raccordi in plastica Tipo di connessione: connettore M12 a 5 pin
Campo di rilevamento: 20-120 mm Materiale: placcatura in rame nichelato Tipo di connessione: connettore M12 a 4 pin Metodo di uscita: 1 uscita di commutazione NPN, NO/NC
Profondità della scanalatura: 68 mm Larghezza della fessura: 5 mm Materiale: metallo, alluminio Tipo di connessione: connettore M8 a 4 pin
