Innovative Technologie eröffnet neue Anwendungsfelder Smarte Ultraschallsensoren können mehr

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Für Objekterkennung, Distanzmessung und Füllstandsmessung sind Ultraschallsensoren oft die Lösung für knifflige Fälle. Aber was, wenn auch sie an ihre Grenzen stossen? Die Antwort ist ein innovatives Sensordesign von Baumer, das die Leistungsfähigkeit von Ultraschallsensoren deutlich steigert.

Ultraschallsensoren sind in der industriellen Automatisierung unverzichtbar. Sie können Medien und Objekte unabhängig von Oberflächenbeschaffenheit und Farbe sicher erkennen und funktionieren auch unter staubigen sowie anderen schwierigen Umgebungsbedingungen zuverlässig. Daher kommen sie oft zum Einsatz, wenn Füllstände von Flüssigkeiten überwacht oder Objekte mit schwierigen Oberflächen erkannt werden sollen. Als schwierige Oberflächeneigenschaften gelten transparent, spiegelnd oder tiefschwarz, da hier optische Sensoren nicht immer zuverlässig detektieren. Ultraschallsensoren sind ebenfalls eine beliebte Lösung, wenn nichtmetallische Gegenstände erkannt werden sollen, da hier induktive Näherungsschalter nicht in Frage kommen. Vor diesem Hintergrund sind die Einsatzmöglichkeiten von Ultraschallsensoren vielfältig. Sie eignen sich für Aufgaben wie diese:

• Durchgangserkennung: In der Verpackungsindustrie sorgen sie für die präzise Zählung von Produkten.

• Erkennung von Folien und Folienrissen: In Verpackungsmaschinen und Banderoliermaschinen übernehmen Ultraschallsensoren wichtige Kontrollfunktionen.

• Stapelhöhenkontrolle: In der Logistik überwachen sie die Stapelhöhe von Paletten oder Kartons.

• Abstandsmessung: Ultraschallsensoren bestimmen den Abstand zu Objekten, z. B. in Montageprozessen.

• Schlaufenregelung: Ultraschallsensoren überwachen Rollendurchmesser, Spannung und das Wickeln und Abwickeln von Materialien.

• Füllstandskontrolle von Flüssigkeiten und Schüttgut: Ultraschallsensoren messen präzise die Füllhöhe in Tanks, Behältern und Silos.

NexSonic-Technologie für die ganz kniffligen Fälle

Mit der Einführung der wegweisenden NexSonic-Technologie macht Baumer eine neue Generation Ultraschallsensoren verfügbar, die deren Einsatzgebiete nochmals stark erweitert. Grundlage hierfür sind ein von Baumer entwickelter NexSonic-Ultraschallprozessor (ASIC) und ein eigenes, patentiertes Sensorelement-Design. Bei NexSonic-Ultraschallsensoren ist das Piezoelement mit dem ASIC direkt mit der Anpassschicht/Membran verbunden. Das Ergebnis sind kürzere Signalwege und verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit. Die kompakte Bauweise der Auswerteelektronik ermöglicht eine schnellere und zuverlässigere Signalverarbeitung.

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Das NexSonic-Ultraschallportfolio von Baumer besteht aktuell aus dem ultraflachen UF200 für die Frontmontage, den äusserst kompakten U300 (kubisch) und UR12 (zylindrisch) sowie den besonders robusten U500 (kubisch) und UR18 (zylindrisch) und bietet diese besonderen Vorteile:

Hohe Geschwindigkeit und kompakte Grösse: Sensoren mit NexSonic-Technologie zählen zu den kleinsten und schnellsten auf dem Markt. Die distanzabhängige Verstärkung sorgt für eine konstante Signalqualität über den gesamten Erfassungsbereich.

Kürzester Blindbereich: Dank kompakter Bauform und innovativer Technologie bieten die NexSonic-Ultraschallsensoren einen grossen Messbereich mit minimalem Blindbereich. Das ermöglicht flexible Integrationen in verschiedenen Anwendungen.

Einstellbare Schallkeulenbreite: Über die IO-Link-Schnittstelle lässt sich die Schallkeulenbreite anpassen, was optimale Schalt- und Messergebnisse ermöglicht. Schmale Schallkeulen eignen sich ideal für enge Behälteröffnungen, breite Schallkeulen sind bei der Erkennung von Schüttgut in Bunkern optimal.

Smarter Unterbrechungsfilter: Die integrierten Filterfunktionen erlauben eine individuelle Anpassung der Sensoren an die jeweilige Applikation. Das erhöht die Zuverlässigkeit. Beispielsweise kann ein Rührwerk in einem Tank ausgeblendet werden, um stabile Füllstandsmessungen zu gewährleisten.

Konkrete Anwendungsbeispiele

Die neuartige Ultraschalltechnologie von Baumer bietet für viele Anwendungen messbaren Mehrwert und erschliesst durch die Verbindung von kurzem Blindbereich, kompakter Bauform und smarten Funktionen neue Einsatzfelder. Beispielhaft für diese Vielseitigkeit sind diese Szenarien:

Füllstandsmessung: Einige Anwendungen benötigen jeweils spezifische Schallkeulenbreiten, um optimale Messergebnisse zu erzielen. Die Füllstandsmessung in einem grossflächigen Teilebunker erfordert eine breite Schallkeule, bei engen Behälteröffnungen muss die Schallkeule schmal sein. Die individuelle Einstellung der Schallkeulenbreite (schmal, mittel, breit) über die IO-Link-​Schnittstelle ermöglicht diese Anpassung effizi­ent.

Schwer zu erfassende Objekte in beengtem Bauraum: Bestimmte Objektoberflächen lassen sich nur mit Ultraschalltechnologie sicher erkennen.

Bei begrenztem Bauraum muss der Sensor dabei oft sehr nahe am zu erfassenden Objekt montiert werden, beispielsweise bei kompakten Maschinen und Geräten der Elektronikindustrie. Dies erfordert Ultraschallsensoren in platzsparender Bauform und einen kurzen Blindbereich bei ausreichend grossem Messbereich, wie beispielsweise der NexSonic-Sensor UF200 sie bietet. Anwendungsbeispiele sind die Überwachung des Durchmessers von Rollengütern, Stapelhöhenüberwachung von Verpackungsmaterial und Schlaufenregelung in der Zuführung von Blechbändern.

Ultraschall-Portfolio auch für besondere Anforderungen

Die Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten erfordert ein breites Lösungsportfolio. Um den unzähligen Anwendungen gerecht zu werden, bietet Baumer ein umfangreiches Portfolio an Ultraschallsensoren. Dieses Sortiment ermöglicht es Konstrukteuren, für jede spezifische Anwendung die passende Lösung auszuwählen. Baumer hat sich über viele Jahre als Experte in der Ultraschallsensorik etabliert, nicht zuletzt aufgrund des profunden Anwendungs-Know-hows und der Innovationskraft. Damit sind die Lösungen von Baumer sowohl für einfache als auch für komplexe Herausforderungen geeignet – unabhängig von den spezifischen Anforderungen wie chemischen Einflüssen, EMV-Bedingungen oder beengten Einbausituationen.

Fazit

Die NexSonic-Technologie von Baumer bietet Anwendern nicht nur hohe Performance und einfache Handhabung, sondern auch intelligente Funktionen, die in der Applikation messbaren Mehrwert bieten. Mit kurzen Reaktions­zeiten, flexiblen Einstellungsmöglichkeiten und maximaler Konstruktionsfreiheit eröffnet die innovative NexSonic-Technologie von Baumer damit ganz neue Anwendungsfelder.

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