Jak skonfigurować czujnik ultradźwiękowy z wyjściem przełączającym? Podstawowe metody okablowania i testowania

udział

Wydawca: Zoe

opublikowany: 2025/5/23

streszczenie

Niniejszy artykuł zawiera praktyczny przewodnik po okablowaniu i testowaniu czujnika ultradźwiękowego z wyjściem przełączającym. Na przykładzie serii CSB30 pokazujemy, jak skonfigurować zasięg wykrywania w zasięgu czujnika, stosując podstawowe metody konfiguracji.

Jak skonfigurować czujnik ultradźwiękowy z wyjściem przełączającym? Podstawowe metody okablowania i testowania

Dlaczego warto wybrać czujnik ultradźwiękowy z wyjściem przełączającym?

Wyjście przełączające to najprostszy i najszerzej stosowany typ sygnału w czujnikach ultradźwiękowych, powszechnie dostępny w konfiguracjach PNP lub NPN. Posiada tylko dwa stany: WŁ. (poziom wysoki lub niski, w zależności od logiki) i WYŁ. Dzięki temu idealnie nadaje się do detekcji obecności/nieobecności oraz do określania, czy obiekt wszedł lub wyszedł z predefiniowanej strefy detekcji.

Zastosowania obejmują zazwyczaj:

Wykrywanie obecności przedmiotów na linii produkcyjnej

Monitorowanie, czy poziom cieczy osiągnął określony punkt

Zliczanie obiektów przechodzących przez określoną pozycję

Podstawowe pozycjonowanie obiektów w określonym obszarze

Główne zalety wyjścia przełączającego:

Prostota: Okablowanie jest proste. Wyjście czujnika można podłączyć bezpośrednio do sterowników PLC, przekaźników lub cyfrowych pinów wejściowych mikrokontrolerów.

Szybkość: Nadaje się do scenariuszy wymagających szybkiego, binarnego sprzężenia zwrotnego, bez konieczności złożonego przetwarzania danych.

Wszechstronność: Idealne do zadań sterowania opartych na progach, takich jak otwieranie drzwi automatycznych, uruchamianie systemów zapobiegania kolizjom lub aktywowanie funkcji zatrzymania awaryjnego.

Należy jednak pamiętać, że ten typ danych wyjściowych nie podaje rzeczywistych wartości odległości. Jest on najbardziej odpowiedni do zastosowań, w których precyzyjny pomiar odległości nie jest wymagany.

Czujnik ultradźwiękowy z wyjściem przełączającym: przegląd

Czujnik ultradźwiękowy z wyjściem przełączanym działa w oparciu o zasadę pomiaru odległości metodą czasu przelotu (time-of-flight). Czujnik porównuje zmierzoną odległość z progiem zdefiniowanym przez użytkownika i odpowiednio generuje sygnał binarny (cyfrowy). Gdy wykryty obiekt znajdzie się w zakresie progowym, czujnik przełącza stan wyjścia, umożliwiając jego wykorzystanie w alarmach, logice sterowania lub aktywacji urządzeń.

Zasada działania: pomiar odległości i przełączanie progów

1. Transmisja ultradźwiękowa i detekcja echa

Czujnik emituje impulsy ultradźwiękowe o wysokiej częstotliwości (zwykle 20–40 kHz, niesłyszalne dla człowieka) za pośrednictwem swojego nadajnika. Fale te rozchodzą się w powietrzu, odbijają się od pobliskich obiektów i są odbierane przez wbudowany odbiornik czujnika.

Mierząc odstęp czasu (Δt) między emisją impulsu a odbiorem echa, czujnik oblicza odległość obiektu, korzystając ze wzoru:

d = v × Δt / 2,

gdzie v jest prędkością dźwięku w powietrzu (~340 m/s, po uwzględnieniu kompensacji temperatury).

2. Porównanie progów i wyjście cyfrowe

Użytkownik może skonfigurować próg przełączania za pomocą potencjometru, przycisku lub interfejsu komunikacyjnego.

Mikrokontroler (MCU) znajdujący się wewnątrz czujnika stale porównuje mierzoną w czasie rzeczywistym odległość z progiem.

Jeżeli odległość ≤ progu, wyjście przełącza się na poziom wysoki lub niski (w zależności od logiki) – wskazując na obecność obiektu.

Jeżeli odległość jest większa od progu, wyjście zmienia się na odwrotne – wskazując, że nie wykryto żadnego obiektu.

3. Format sygnału wyjściowego

Wyjściem jest standardowy cyfrowy sygnał GPIO, odpowiedni do:

Bezpośrednie sterowanie przekaźnikami, wskaźnikami, brzęczykami itp.

Wejście do sterowników PLC, mikrokontrolerów i innych cyfrowych systemów sterowania.

Procedura ustawiania czujników ultradźwiękowych z wyjściem przełączającym

Podłączenie czujnika ultradźwiękowego

1. Zamontuj czujnik i podłącz kabel

Zacznij od solidnego zamontowania czujnika ultradźwiękowego w wybranym miejscu instalacji. Podłącz czujnik do systemu za pomocą odpowiedniego kabla, zapewniając stabilne i niezawodne połączenie na złączu.

2. Podłączanie kabla 5-żyłowego

Pięć przewodów czujnika należy podłączyć zgodnie ze standardowymi kodami kolorów:

Brązowy: Podłącz do dodatniego bieguna zasilania (+V)

Niebieski: Podłącz do ujemnego bieguna zasilania (0 V)

Czarny: przełączanie sygnału wyjściowego (przełączanie wyjścia)

Szary: Przewód do programowania punktów detekcji

Biały: zarezerwowany do wykorzystania w przyszłości lub do funkcji opcjonalnych (szczegółowe instrukcje można znaleźć w instrukcji obsługi produktu)

Pomiar odległości ultradźwiękowej

3. Procedura programowania punktu przełączania (tryb okienkowy)

Czujnik umożliwia konfigurację dwóch punktów przełączania w zakresie detekcji, co pozwala na utworzenie określonego okna wykrywania:

Pierwszy punkt detekcji (A1):

Umieść obiekt docelowy w pozycji A1, która stanowi punkt początkowy pożądanego zasięgu wykrywania.

Tymczasowo podłącz szary przewód Teach-in do 0 V (biegun ujemny). Poczekaj, aż dioda LED czujnika (zazwyczaj zielona) zamiga trzy razy, a następnie odłącz przewód. To potwierdzi, że pierwszy punkt przełączania został ustawiony.

Drugi punkt detekcji (A2):

Przesuń obiekt do pozycji A2, która stanowi punkt końcowy okna wykrywania.

Tymczasowo podłącz szary przewód do +V (biegun dodatni). Gdy dioda LED ponownie mignie trzy razy, odłącz przewód.

Na tym etapie czujnik pomyślnie zakończył konfigurację dwupunktową trybu okiennego i system jest gotowy do pracy.

Zalecane czujniki ultradźwiękowe

Czujniki ultradźwiękowe serii CSB30

- Model: CSB30-2000-J60-E3-V15
- Zasięg detekcji: 100-2000 mm

- Strefa martwa: 0-100 mm
- Rozdzielczość: 0,17 mm

- Powtarzalność ±0,15% wartości pełnej skali

- Dokładność bezwzględna: ±1% (wbudowana kompensacja dryftu temperatury)
- Czas reakcji: 82 ms

- Histereza przełączania: ±2 mm

- Częstotliwość przełączania: 10 Hz

- Typ wejścia: Z funkcją synchronizacji i uczenia się

- Typ wyjścia: E3/E5: 1 wyjście przełączające PNP, NO/NC

- Waga: 105 g
- Napięcie robocze: 10-30 V DC, zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją

- Zabezpieczenie przed przeciążeniem: 200 mA, światło czerwone i zielone migające jednocześnie

- Impedancja obciążenia: I / 0-300 Ohm, U / > 1k Ohm

- Prąd jałowy: ≤ 30 mA

- Materiał: niklowanie miedzią, okucia plastikowe, żywica epoksydowa wypełniona szkłem

- Typ połączenia: złącze M12 5-pinowe

- Klasa ochrony: IP 67

- Temperatura otoczenia: -25°C~+70°C (248~343K)

Powiązane czujniki

CSB30-2000-J60-E3-V15 | Czujnik ultradźwiękowy | DADISICK

Zakres detekcji: 100-2000 mm Materiał: niklowanie miedzią, okucia plastikowe Typ połączenia: złącze M12 5-pinowe Sposób wyjścia: 1 wyjście przełączające PNP, NO/NC