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Principe des détecteurs ultrasoniques (3e partie) : différents modes de fonctionnement

Ultrasonic sensors can be used in different operating modes to achieve the best detection results
Les détecteurs ultrasoniques peuvent être utilisés dans différents modes de fonctionnement pour obtenir les meilleurs résultats de détection dans diverses applications. Pepperl+Fuchs vous donne des indications utiles sur les configurations possibles...

Les détecteurs ultrasoniques de Pepperl+Fuchs utilisent le temps d'écho pour mesurer la distance jusqu'à un objet. Celle-ci peut être évaluée et affichée de différentes manières. La distance jusqu'à l'objet est convertie en une valeur analogique et affichée à la sortie analogique (par exemple, 0-10 V, 4-20 mA) du détecteur ultrasonique. La distance de l'objet peut également être transmise directement à un contrôleur sous forme de valeur numérique par le biais d'une interface spéciale de type IO-Link.

Pour les détecteurs ultrasoniques à sorties de commutation, l'état de la sortie change lorsqu'un objet est détecté dans la plage de commutation définie. Une distinction est également faite entre les fonctions NO et NF, selon la réponse à l'objet.

Pour les détecteurs à sorties de commutation, il est possible de définir les différents modes de fonctionnement suivants à l'aide d'un assemblage et d'un paramétrage appropriés.

Détecteurs en mode détection directe


Mesure du niveau dans un réservoir à l'aide d'un détecteur ultrasonique en mode détection directe

Les détecteurs ultrasoniques sont généralement utilisés en mode détection directe. Les émetteur et récepteur sont situés dans le même boîtier. La cible agit comme un réflecteur sonore.

Propriétés

  • Simple à installer, une seule tête de détecteur
  • Suppression de premier plan et d'arrière-plan possible (mode fenêtre)
  • L'objet sert de réflecteur, l'alignement est important
  • La fréquence de commutation est inférieure à celle d'un détecteur en mode barrage

Détecteurs en mode reflex


Détection fiable d'objets obliques sur un convoyeur à l'aide d'un détecteur ultrasonique en mode reflex

En mode reflex, un réflecteur fixe reflète constamment le signal ultrasonique. Un panneau aligné en métal ou en plastique peut être utilisé en tant que réflecteur. Un arrière-plan existant, comme un mur, un convoyeur ou le sol peut aussi être utilisé. Tant qu'il n'y a pas d'objet entre le détecteur ultrasonique et le réflecteur de référence, le détecteur reçoit un écho constant du réflecteur. Lorsqu'un objet détecté entre dans la plage de détection, la réflexion du signal ultrasonique change et le détecteur ultrasonique détecte la présence de l'objet. En général, les trois scénarios suivants déclenchent la commutation.

  1. Un petit objet situé devant le réflecteur de référence est détecté par le détecteur. Le détecteur ultrasonique reçoit un écho supplémentaire provenant du réflecteur de référence.
  2. Un objet de grande taille est détecté et dissimule complètement le réflecteur de référence. Le détecteur ultrasonique reçoit un écho provenant de l'objet uniquement.
  3. Un objet oblique de grande taille placé devant le réflecteur de référence n'est pas détecté, mais dissimule le réflecteur. Le détecteur ultrasonique ne reçoit aucun écho provenant de l'objet ou du réflecteur de référence.

Ces trois scénarios déclenchent la commutation au niveau de la sortie du détecteur ultrasonique. Les détecteurs en mode reflex sont particulièrement recommandés pour une détection fiable des objets absorbants. Ils conviennent également pour les objets ne disposant pas de surfaces détectables de manière fiable, par exemple, des surfaces lisses et obliques comme un pare-brise de voiture. Ce mode de fonctionnement ne présente pas d'angle mort.

Propriétés

  • Simple à installer, une seule tête de détecteur
  • Détecte de manière fiable les objets problématiques (surfaces absorbantes, obliques)
  • L'objet/arrière-plan de référence est utilisé en tant que réflecteur fixe ; l'objet perturbe/interrompt le faisceau
  • La fréquence de commutation est inférieure à celle d'un détecteur en mode barrage

Détecteurs en mode barrage


Le comptage des bouteilles nécessite une très haute fréquence de commutation. Les détecteurs ultrasoniques en mode barrage constituent une solution parfaite pour ce type de scénario.

Les détecteurs ultrasoniques en mode barrage utilisent des transducteurs émetteurs et récepteurs dédiés, situés dans deux boîtiers distincts. Lessystèmes électroniques et sorties d'évaluation sont logés dans le récepteur. Les détecteurs ultrasoniques sont montés l'un en face de l'autre sur un axe commun. Lorsqu'un objet interrompt le faisceau sonore, la sortie de commutation du détecteur est activée. La sensibilité du récepteur peut généralement être définie (via un processus d'apprentissage ou un potentiomètre) pour différents intervalles entre l'émetteur et le récepteur et/ou pour différentes tailles d'objet. Ce mode est extrêmement résistant aux perturbations externes. Il double également la plage et permet dedétecter l'objet de manière fiable à des distances considérablement plus longues. La fréquence de commutation est bien plus rapide puisque le détecteur ultrasonique n'a pas besoin de basculer continuellement entre les modes de transmission et de réception.

Propriétés

  • Deux têtes de capteur doivent être installées et câblées
  • Longue portée : la distance entre l'émetteur et le récepteur peut être élevée
  • Détecte de manière fiable les objets problématiques (surfaces absorbantes, obliques)
  • Très haute fréquence de commutation, caractéristiques de réponse définies

Maintenant disponible : Guide technique sur les détecteurs ultrasoniques