Ultraschallsensor – Technik

Der Schall wird seit Urzeiten von Mensch und Tier als Informationsträger und als Messverfahren genutzt. Fledermäuse orientieren sich mittels Ultraschall im Raum und auch Delphine orten mit Ultraschallfrequenzen Fischschwärme und Gegenstände unter Wasser. Die Industrie hat sich, wenn auch stark verfeinert, dieses Messverfahren zu nutzen gemacht. Hochfrequente, für den Menschen nicht hörbare, Schallimpulse werden von einem Ultraschalsensor ausgestrahlt, gemessen wird dann die Zeit bis zum Zurückkommen der an Gegenständen reflektierten Echosignale.

Die robusten Sensoren überzeugen besonders durch die Möglichkeit des kontakt- und berührungslosen Arbeitens in den unterschiedlichsten Anwendungen, das selbst unter extremen Umgebungsbedingungen möglich ist. Außerdem hat der Ultraschallsensor die Fähigkeit, Gegenstände aus denkbar vielen Materialien und Farben präzise zu erkennen.

Ultraschallsensor- Prinzip

Ein kurzer, hochfrequenter Schallimpuls wird vom Ultraschallsensor in regelmäßigen Abständen ausgestrahlt. Dieser breitet sich mit Schallgeschwindigkeit aus. Sobald der Schall auf einen Gegenstand trifft, wird er reflektiert und kommt als Echo zurück zum Ultraschallsensor. Der Ultraschallsensor berechnet den Abstand zum Gegenstand aus der Zeitspanne zwischen dem Aussenden des Schallimpulses und dem Empfang des Echosignals.

Es werden nahezu alle Materialien, die den Schall reflektieren, unabhängig von ihrer Farbe, detektiert. Für Ultraschallsensoren stellen auch glasklare Materialien oder dünne Folien kein Problem dar. Ultraschallsensoren erlauben Entfernungsmessungen je nach Bauart und Anwendungsart von unterschiedlicher Genauigkeit und können dank der Laufzeitmessung den Messwert bis zur millimetergenauen Auflösung erfassen. Es gibt Sensoren, die das Abstandssignal sogar mit weniger als 0,18 mm auflösen. Farbnebel oder staubiger Luft sind für Ultraschallsensor kein Hindernis. Gänzlich neue Anwendungen erschließen heute Sensoren mit einer Blindzone von nur 30 mm und mit einer extrem schlanken Schallkeule: Es lassen sich problemlos Füllstandsmessungen in Joghurtbechern und Reagenzgläsern sowie das Abtasten von kleinen Flaschen in der Verpackungsindustrie realisieren. Selbst dünne Drähte oder ähnliches werden sicher erkannt.

Ultraschallsensor- Anwendungsgebiete

Ultraschallsensoren finden häufig Anwendung in der Automatisierungstechnik. Z.B.:

• Doppelbogenerkennung, ein Ultraschallsensor ist hervorragend geeignet für den Einsatz an Papiermaschinen wie Bogendruckmaschinen, Zusammentragmaschinen Druckern, und Kopierern.
• Ebenfalls eignen sich Ultraschallsensor bestens zur Positionierung von Roboterarmen.
• Zum Abtasten von Glasscheiben und anderen glatten Flächen.
• Zur Höhen- und Breitenvermessung von kleinen Schachteln bis hin zu großen Kartons.
• Als Seilabrisskontrolle
• Zur Qualitätskontrolle am Förderband, ein Ultraschallsensor erkennt z.B. umgefallene Flaschen.
• Zur Folienrissüberwachung an Verpackungsmaschinen.
• Zur Füllstandsmessung, hierbei werden Füllstände von wenigen Millimetern erfasst.