Ein Ultraschallsensor übernimmt millimetergenaue Messungen der Distanz von Objekten oder der Füllstände von Medien wie Flüssigkeiten. Als Wegaufnehmer verwendet er Ultraschallwellen. Bei der Messung vom Abstand kommt häufig das Messprinzip der Schall-Laufzeitmessung von hochfrequenten Schallimpulsen zum Einsatz. Objekte können aus Metall, Nichtmetall sowie transparent, pulverförmig sein oder es handelt sich um Flüssigkeiten. Nachfolgend stellen wir Ihnen die Neuheiten vor:

PIL Ultraschallsensor

 

Inhalt

 

Ultraschallsensoren 2023 – Das Wichtigste in Kürze

Aktuelle Trends in der Ultraschallsensorik konzentrieren sich auf die Integration von Künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen zur Verbesserung der Datenanalyse und -interpretation. Dies ermöglicht eine präzisere und intelligentere Entscheidungsfindung in Anwendungen wie der industriellen Automatisierung, Fahrzeugtechnik und medizinischen Bildgebung.

Die Miniaturisierung von Ultraschallsensoren ist ein weiterer bedeutender Trend, der kleinere, effizientere und kostengünstigere Geräte ermöglicht. Diese Entwicklung eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten in Bereichen wie der tragbaren Medizintechnik und der Unterhaltungselektronik.

Darüber hinaus treiben Fortschritte in der drahtlosen Technologie die Entwicklung von IoT-fähigen Ultraschallsensoren voran, was eine nahtlose Integration in vernetzte Systeme und verbesserte Möglichkeiten zur Fernüberwachung bietet. Diese Sensoren werden zunehmend in Smart-City-Anwendungen, Umweltüberwachung und präziser Füllstandsmessung eingesetzt.

P53 re-zertifizierter Ultraschallsensor für hygienische Einsatzfälle

14.09.2022 | Die hygienischen Ultraschallsensoren der Serie P53 von PIL Sensoren (Bild oben) haben mit der zugehörigen lebensmitteltauglichen Montageverschraubung erneut die Hygenic Design Re-Qualification erhalten. Die vollgekapselten Ultraschallsensoren haben ein aus Edelstahl 1.44.4 gefertigtes Gehäuse in Schutzart IP69k. Sie wurden speziell für den Einsatz in der Lebensmitteltechnik entwickelt.

Die P53 Sensoren gibt es mit Gehäusedurchmessern 18 mm oder 30 mm. Die Ecolab Zertifizierung beinhaltet, dass sich die Ultraschallsensoren mit den Reinigungs- und Desinfektionsmitteln P3-topactive Okto, P3-topactive 200, P3-topax 52, P3-topax 66 und P3-topax 990 reinigen lassen. Für raue Industrieanwendungen ohne hygienische Anforderungen gibt es die robusten Steel Head Ultraschallsensoren zur vereinfachten Montage auch mit Außengewinde.

Ultraschall Doppelbogensensor für Batterieproduktion

07.06.2022 | Nach der Abwicklung von großen Rollen werden aus den Folienbahnen für die zu produzierenden Batterien passende Stücke ausgestanzt. Anschließend werden diese zu Batteriezellen zusammengefügt. Die Zuführung des gestanzten Materials für die Batteriezelle wird mit Ultraschall Doppelbogensensoren von Pepperl+Fuchs überwacht.

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Zuverlässige Ultraschallsensoren für jede Umgebung

27.11.2021 | Pepperl+Fuchs bietet mit dem Ultraschallsensor USI safety eine moderne und zertifizierte Sensortechnologie nach EN ISO 13849-1 Kategorie 3 PL d für die Fabrikautomation. Neben dem Zugangsschutz in Sicherheitsbereichen eignet sich der Ultraschallsensor für flexible Lösungen für autonom agierende Einheiten wie Roboter und Flurförderzeugen.

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Ultraschall und Radar Füllstandssensor mit IO-Link für das IIoT

18.02.2021 | Für das Erfassen von Grenzständen oder Messen von Füllständen kommen unterschiedliche Messprinzipien zum Ansatz. Turck bietet hierfür ein umfassendes Portfolio für verschiedene Medien und Umgebungsbedingungen. Darunter befinden sich auch der nachfolgend vogestellte Ultraschall Füllstandssensor und der Radarsensor zur Füllstandmessung. IO-Link Schnittstellen machen die Sensoren IIoT tauglich.

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Ultraschall-Sensoren zur Überwachung von Strömungsdaten

13.06.2019 | Unitronic stellt erstmalig die Ultraschall-Durchflusssensormodule von Audiowell Electronics vor. Die Serie FS000X verwendet Ultraschallsensoren, um Durchflussmessungen in Echtzeit durchzuführen. Einsatz finden diese beispielsweise bei der Erkennung von Leckagen oder der Kontrolle von Wasserverbrauch.

Das Ultraschall Durchflussmessmodul verwendet Ultraschallwellen zur Messung des Flüssigkeitsdurchflusses und gibt die Durchflussmenge digital in Echtzeit aus. Es besteht aus einem bleifreien Messrohr und einem Paar angeschlossener Ultraschallsensoren, die im Master-Slave-Mode arbeiten.

Die im Sensor integrierte Schaltung kann den momentanen Durchfluss und den akkumulierten Wasserverbrauch nach dem Laufzeitverfahren Time-of-Flight berechnen und so den Zustand von Flüssigkeit und Rohrleitung überwachen. Es enthält kein bewegliches Teil im Rohrleitungsabschnitt und verursacht daher nur einen geringeren Druckverlust und liefert eine höhere Genauigkeit als herkömmliche Durchflussmesser. Die Strömungsdaten stehen über eine serielle Kommunikationsschnittstelle zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.

Aufgrund des großen Dynamikbereichs kann jegliches Tropfen bei Mengen von 1 bis zu 6 l/h detektiert werden, unabhängig davon, wo die Leckage auftritt. Die Durchflussmengen werden von der integrierten OT-Schaltung berechnet, welche die Daten in einem digitalen Format bereitstellt. Diese Flow-Daten finden unter anderem Verwendung in Smart Home-Systemen, wo dem Bewohner bei Abwesenheit per mobiler App Leckwarnungen zugesendet werden können. Beim Vorhandensein eines optionalen elektronischen Ventils besteht dann sogar die Möglichkeit, die Wasserversorgung vorsorglich abzuschalten.


Laser Distanzsensor Neuheiten für Maschinen und Anlagen


Die Bewässerung des Rasens kann heute mithilfe der Digitalisierung automatisiert werden. Die meisten aktuellen Systeme verwenden einen Timer zur Steuerung der Sprinkleranlage. Der tatsächliche Wasserverbrauch im Gartenbau kann jedoch stark von dem abweichen, was der Anwender erwartet, insbesondere wenn Leitungen blockiert oder undicht sind. Die Audiowell-Ultraschall-Durchflusssensoren sind in solchen Fällen prädestiniert für die Überwachung und Erkennung der Durchflussmengen. Da in diesen Modulen keine beweglichen Teile verwendet werden, erbringen sie auch nach längerem Gebrauch noch ihre Leistung, denn selbst die Partikel im Wasser können die Sensoren nicht schädigen.

Klebestellen im Verpackungsprozess erkennen

Pepperl Utraschallsensor15.07.2019 | Für die Erkennung von Klebstellen in der Verpackung hat Pepperl+Fuchs Sensoren im Portfolio, mit denen sich ein kontinuierlicher Verpackungsprozess zuverlässig sicherstellen lässt. Die Ultraschallsensoren überwachen farb-, form- und oberflächenunabhängig die Stapelhöhe – und zwar wartungsfrei. Das Einlernen der Sensoren ist super einfach.

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Kompakter Ultraschallsensor mit hoher Reichweite

21.05.2019 | Der neue Ultraschallsensor P53 compact von PIL Sensoren verbindet eine kompakte Ausführung mit einer verbesserten Reichweite. Bei einer Länge von nur 50 mm deckt das in Bauform M30 gefertigte Gerät einen weiten Detektionsbereich von 250 bis 2500 mm ab. Die aus Edelstahl (1.4404) gefertigte Sensoreinheit ist mit ihrem komplett geschlossenen Gehäuse in Schutzart IP68 auch in rauen Umgebungen zuverlässig einsetzbar.

Es stehen wahlweise ein schaltender oder ein analoger Ausgang (4-20 mA) zu Verfügung. Der Schwellenwert für den Schaltausgang lässt sich unkompliziert über den Teach-In-Pin im Stecker einstellen. Zum einfachen Anschluss dient ein Stecker im M12-Format.

Die sehr kurze Bauform ermöglicht den Einsatz auch in schwierigen Einbausituationen. Damit eignet sich das Gerät beispielsweise optimal für Abstands-, Füllstands-, Vollzähligkeits- und Anwesenheitskontrollen und gewährleistet das sichere Erfassen und Zählen von bewegten Objekten.

Ultraschallsensor mit IO-Link und kürzestem Blindbereich

29.01.2019 | Baumer präsentiert die robusten Ultraschallsensoren U500 und UR18 mit IO-Link zur Distanzmessung und Objekt Erkennung. Sie sind serienmässig dank dem einzigartigen Sensorelement nicht nur robuster als alle vergleichbare Sensoren am Markt, sondern bringen mit dem extrem kurzen Blindbereich die Anforderung bei hoher Reichweite auf ein neues Niveau. 

Für die hohe Widerstandsfähigkeit sorgen hermetisch abgedichtete Sensorelemente, die sogar extreme mechanische Einflüsse schadlos überstehen. Selbst härtesten Bedingungen wie dem Dichtigkeitstest IP 67 halten die mit Peek-Folien versiegelten Sensoren problemlos stand. Der mit einer hohen Reichweite zusammenhängende Blindbereich ist oftmals eine Hürde bei der Integration des Sensors in die Maschine.

Mit dem sehr kurzen Blindbereich bei diesem Ultraschallsensor bricht Baumer die Gesetze der Physik. Statt des physikalisch bedingten 10 bis 15 % Blindbereich der gesamten Reichweite, schafft Baumer die Weltbestmarke von 2 %. Ein Blindbereich von nur 20 mm bei bis 1000 mm Reichweite ist einzigartig am Markt.

Diese Produkteigenschaften ermöglichen vielseitige, flexible Anwendungen in Bezug auf die zu detektierenden Objekte, der Medien, Einbau und Umgebungsbedingungen. Hat der Anwender mehrere Anwendungen mit verschiedenen Anforderungen an Reichweite und Blindbereich, muss er üblicherweise die Anzahl an Sensorvarianten erhöhen, weil die gängigen Ultraschallsensoren mit kurzem Blindbereich in ihrer Reichweite beschränkt sind.

Bei einer nötigen großen Reichweite geht das wiederum zu Lasten des Blindbereichs. Mit den Ultraschallsensoren U500/UR18 von Baumer entfällt die Problematik. Für den Nutzer reduziert sich die Variantenvielfalt auf nur einen Sensor. Denn die U500/UR18 decken die große Reichweite zwischen 20 bis 1000 mm komplett ab. Positionierung und Design-In vom Ultraschallsensor werden ebenfalls vereinfacht. Dadurch wird Engineering-Aufwand gesenkt.

Eine Unterstützung des Kommunikationsstandards IO-Link ermöglicht es, die Ultraschall Sensoren flexibel und applikationsspezifisch per intuitiver Benutzeroberfläche zu parametrieren. So kann beispielsweise die Schallkeulenbreite in Abhängigkeit von Behälteröffnung und Füllmedium schnell und einfach angepasst werden. Darüber hinaus bietet IO-Link die Erfassung und Auswertung zusätzlicher Daten von Objekten für eine vorausschauende Wartung oder Parameterserverfunktionen. Individuelle Einstellungen lassen sich direkt am Sensor über «Gteach» (berührungslos mit ferromagnetischem Werkzeug) vornehmen.

Der Funktionsumfang ist in beiden Bauformen kubisch und zylindrisch identisch. Ebenso sind die Sensorprinzipien wie Ultraschall-Näherungsschalter als 1- oder 2-Punkt-Schalter, Reflexionsschranke, Einwegschranke oder distanzmessender Sensor für beide Modelle verfügbar.

Beschichteter Ultraschall Miniatur Füllstandssensor

17.04.2018 | Aggressive Medien können die Sensorfront von Ultraschallsensoren beschädigen und zu einer Beeinträchtigung seiner Funktion führen. Die chemisch robusten Unar / Urar 12 Miniatursensoren von Baumer eignen sich dank einer patentierten, hauchdünnen Parylene-Beschichtung der Sensorfront und einem Edelstahl-Vollmetallgehäuse optimal für solche Umgebungen.

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Häufige Fragen

Was macht der Ultraschallsensor?

Ein Ultraschallsensor sendet hochfrequente Schallwellen aus und empfängt das Echo dieser Wellen, um die Entfernung zu einem Objekt oder die Position eines Objekts zu bestimmen.

Wie funktioniert der Ultraschallsensor?

Funktionsweise: Ein Ultraschallsensor arbeitet, indem er einen Schallimpuls bzw. Schallwelle mit hoher Frequenz aussendet und das Echo dieser Impulses empfängt, nachdem es von einem Objekt reflektiert wurde. Der Sensor besteht aus einem Ultraschallwandler, der den Schallimpuls erzeugt, und einem Empfänger, der das reflektierte Echo aufnimmt. Sobald der Schallimpuls auf ein Objekt trifft, wird er zurück zum Sensor reflektiert. Die Zeit zwischen dem Aussenden von Schallwelle und Empfang des Echos wird gemessen. Mit dieser Schall-Laufzeitmeitmessung und der bekannten Schallgeschwindigkeit kann die Entfernung zum Objekt berechnet werden. Diese Methode ermöglicht eine genaue Messung der Abstände und findet Anwendung in Bereichen wie Abstandsmessung, Objekterkennung und Füllstandsmessung.

Wo wird der Ultraschallsensor eingesetzt?

Ultraschallsensoren finden Einsatz in der Fahrzeugtechnik für Einparkhilfen, in der Industrieautomation für die Abstands- und Füllstandsmessung sowie in der Robotik und in Sicherheitssystemen. Sie sind besonders prädestiniert für Anwendungen, die berührungslose Messungen erfordern oder in denen optische Sensoren aufgrund von Staub, Rauch oder Nebel nicht effektiv sind.

Welche Materialien erkennt ein Ultraschallsensor?

Ein Ultraschallsensor kann eine Vielzahl von Materialien erkennen, solange diese Materialien Schallwellen reflektieren können. Dazu gehören Metalle, Glas, Kunststoffe, Holz, Flüssigkeiten und sogar raue Oberflächen. Die Effektivität des Sensors hängt jedoch von der Beschaffenheit des Materials ab: Sehr weiche, poröse oder extrem unebene Materialien können den Schall absorbieren oder streuen, was die Erkennung erschwert. Transparente Materialien oder dünne Folien reflektieren möglicherweise die Schallwellen nicht ausreichend.

Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Baumer, PIL, Pepperl+Fuchs, Unitronic, Turck.

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Angela Struck

Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.