Bei der Objekterkennung, Distanz- und Füllstandsmessung sind Ultraschallsensoren oft die Lösung für knifflige Fälle. Doch was, wenn auch sie an ihre Grenzen stoßen? Die Antwort ist das neuartige Sensordesign von Baumer, das die Leistungsfähigkeit von Ultraschallsensoren deutlich steigert. Ultraschallsensoren sind in der industriellen Automatisierung unverzichtbar. Sie können Medien und Objekte unabhängig von ihrer Oberflächenbeschaffenheit und Farbe sicher erkennen und funktionieren auch in staubigen und 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 Transparenz, Spiegelung oder Tiefschwarz, da optische Sensoren hier nicht immer zuverlässig detektieren. Ultraschallsensoren sind ebenfalls eine gängige Lösung, um nichtmetallische Gegenstände zu erkennen, da induktive Näherungsschalter hierfür nicht geeignet sind. Vor diesem Hintergrund sind die Einsatzmöglichkeiten von Ultraschallsensoren vielfältig. 

Typische Anwendungen von Ultraschallsensoren in der Industrie

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 Verpackungs- 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, beispielsweise in Montageprozessen.
• Schlaufenregelung: Ultraschallsensoren überwachen den Rollendurchmesser, die Spannung sowie das Wickeln und Abwickeln von Materialien.
• Füllstandskontrolle von Flüssigkeiten und Schüttgut: Ultraschallsensoren messen die Füllhöhe in Tanks, Behältern und Silos präzise.

Technologie für knifflige Fälle und einfache Handhabung

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

Ultraschallsensoren mit kürzestem Blindbereich und flexibler Anpassung

Aktuell besteht das „NexSonic“-Ultraschallportfolio von Baumer aus dem ultraflachen „UF200" für die Frontmontage, den äußerst kompakten „U300" (kubisch) und „UR12" (zylindrisch) sowie den besonders robusten „U500" (kubisch) und „UR18" (zylindrisch). Es bietet folgende besondere 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 sie einen großen Messbereich mit minimalem Blindbereich. Das ermöglicht eine flexible Integration 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, während breite Schallkeulen bei der Erkennung von Schüttgut in Bunkern von Vorteil sind.
• Der smarte Unterbrechungsfilter erlaubt eine individuelle Anpassung der Sensoren an die jeweilige Applikation. Das erhöht die Zuverlässigkeit. So kann beispielsweise ein Rührwerk in einem Tank ausgeblendet werden, um stabile Füllstandsmessungen zu gewährleisten.

Konkrete Einsatzbeispiele für intelligente Ultraschallsensoren

Die neuartige Ultraschalltechnologie von Baumer bietet in vielen Anwendungsbereichen einen messbaren Mehrwert. Durch die Verbindung von kurzem Blindbereich, kompakter Bauweise und intelligenten Funktionen erschließt sie zudem neue Einsatzfelder. Beispielhaft für diese Vielseitigkeit sind die folgenden Szenarien: 

• Füllstandsmessung: Einige Anwendungen benötigen jeweils spezifische Schallkeulenbreiten, um optimale Messergebnisse zu erzielen. So erfordert die Füllstandsmessung in einem großflächigen Teilebunker eine breite Schallkeule, während bei engen Behälteröffnungen die Schallkeule schmal sein muss. Die individuelle Einstellung der Schallkeulenbreite (schmal, mittel oder 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 oft sehr nah am zu erfassenden Objekt montiert werden, beispielsweise bei kompakten Maschinen und Geräten der Elektronikindustrie. Dies erfordert Ultraschallsensoren in platzsparender Bauform mit einem kurzen Blindbereich bei gleichzeitig großem Messbereich, wie ihn der „NexSonic Sensor UF200“ bietet. Mögliche Anwendungsbeispiele sind die Überwachung des Durchmessers von Rollengütern, die Überwachung von Stapelhöhen von Verpackungsmaterial und die Schlaufenregelung in der Zuführung von Blechbändern.

Ultraschallsensoren auch für besondere Anforderungen

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