De pulse van de automatisering

Ultrasone sensoren leveren onverwachte voordelen

Dat je met geluidgolven op een perfecte manier de omgeving ‘zichtbaar’ kunt maken, laat de natuur ons zien. Op een mooie zomeravond valt dat te zien als de vleermuizen actief worden. Elke vleermuis weet door zijn echolocatie ook in het donker perfect zijn weg door de lucht te vinden. Ook elk vliegje wordt herkend en probleemloos gevangen. Hetzelfde geldt voor dolfijnen. Ook zij gebruiken echolocatie om ook in troebel water hun prooi te kunnen vinden. Ook wij mensen gebruiken al jaren sonarsystemen. De meest bekende voorbeelden zijn te vinden in de scheepvaart waar sonar wordt gebruikt voor o.a. dieptemetingen. Daarnaast vinden we deze techniek terug in de industrie voor de meest uiteenlopende doeleinden.

Ultrasone sensoren kunnen binnen de industriële automatisering op zeer verschillende manieren gebruikt worden. Een veelgebruikte toepassing is het detecteren van het niveau in tanks met vloeistof ( zie figuur 1). Dit zou ook met een vlottersysteem kunnen, maar dan is het veel lastiger om de inhoud van de tank te kunnen volgen. Vlotters zijn bij grote tanks eigenlijk alleen te gebruiken voor het detecteren van bijvoorbeeld het minimale en maximale niveau en leveren daarmee geen inzage in de hoeveelheid vloeistof in de tank tussen deze twee uitersten. Gaat het om een silo die gevuld is met een vaste stof zoals meel, granulaat of voer voor dieren, dan is een vlotter niet de oplossing om het niveau te meten en zijn ultrasone of radarsensoren eigenlijk de enige die toegepast kunnen worden.
Behalve deze voor de hand liggende toepassingen, kunnen de ultrasone sensoren ook voor toepassingen gebruikt worden waar nu optische sensoren toegepast worden. Ook bijvoorbeeld voor het tellen van producten die voorbijkomen op een lopende band, kunnen ultrasone sensoren probleemloos toegepast worden (zie figuur 2). Hier hebben ze zelfs soms een aantal voordelen die u niet zo op het eerste oog zou verwachten. Het spreekt vanzelf dat de kleur of transparantiegraad van de gedetecteerde voorwerpen geen rol speelt. Daarnaast heeft een ultrasone sensor veel minder last van vervuiling, iets waar we met een optische sensor zeer veel last van kunnen hebben. Vuil op de lens van het optische systeem blokkeert het licht met als gevolg dat de sensor niet meer goed werkt. De lens moet dan schoongemaakt worden, hetgeen lastig kan zijn. Bij een ultrasone sensor zal veel minder snel vervuiling optreden. Doordat het gevoelige oppervlak van de sensor constant in beweging is, trilt stof en vuil er van af en blijft in veel gevallen de sensor schoon. Uiteraard gaat dit alleen op voor vuil dat niet kleverig is, maar dan nog blijft de sensor vrij lang doorgaan alvorens het oppervlak zo ver vervuild is dat de omringende lucht rond het trillend oppervlak niet meer in beweging gebracht kan worden.
Minimale schade aan het oppervlak van de omvormer is eveneens niet kritiek dankzij de holistische aard van de sensor. De duurzaamheid van ultrasone sensoren is vergelijkbaar met die van inductieve sensoren met het verschil dat het meetbereik 100 keer groter is. Ook het design van deze sensoren vertoont veel overeenkomstigheden. Cilindrische, ultrasone sensoren in M12-formaat en blokvormige modellen in een typische benaderingsschakelaar- of foto-elektrische sensorbehuizing zijn vandaag de dag standaard. Bovendien zijn er nu ook modellen beschikbaar die aan specifieke vereisten zijn aangepast, bijvoorbeeld om vulniveaus te meten. Sensoren met digitale schakeluitgangen of een analoge 4…20 mA interface zijn alledaags. De meeste sensoren zijn zelf lerend of hebben een interface voor de parameterinstellingen.