Ultraschall in der Tierwelt

Mit dem Ultraschallprinzip arbeiten unsere Distanz- und Näherungssensoren. Wir verwenden Ultraschallfrequenzen, das heißt Frequenzen über 20 kHz, da diese in der Natur selten vorkommen und dadurch die Sensoren nicht gestört werden. Zudem hört der Mensch keine solch hohen Frequenzen. Sie sind übrigens auch völlig unschädlich, da die Schallenergie extrem klein ist. Industrielle Ultraschallsensoren arbeiten bei Frequenzen von ca. 80….400 kHz, je nachdem, welche Charakteristik der Sensor haben soll. Je größer die geforderte Messdistanz ist, desto tiefere Frequenzen müssen angewendet werden.

Vereinzelte Lebewesen bedienen sich auch der Ultraschalltechnik zur Orientierung. Dies sind vor allem der Delfin (im Wasser) und die Fledermaus (in der Luft)  sowie unsere Sensoren. Beide haben schlecht ausgeprägte Sehorgane und senden Ultraschallwellen bis 200 kHz aus. Auch einige andere Lebewesen hören Frequenzen über 20 kHz, allerdings ohne dass es ihnen  einen Nutzen für die Orientierung bringt:

Mensch 20 khz, Hund 50 kHz, Katze 60 kHz, Heuschrecke 95 kHz, Grille 100 kHz, Spitzmaus 115 kHz

Der Delfin sendet und empfängt Ultraschallwellen im Wasser, um Hindernisse und Beutetiere zu detektieren. Da die akustische Impedanz des Wassers über 3000 mal höher ist als die der Luft, reichen sowohl die tierischen als auch die von der Technik erzeugten Sonarwellen im Wasser viel weiter als in der Luft.

Da hat es die an der Luft lebende Fledermaus schwerer. Ihre hochfrequenten Schallwellen reichen nicht so weit. Sie hat aber auch das am weitesten entwickelte Ultraschall-Ortungssystem. Die hohe Frequenz ermöglicht ihr eine besonders feine örtliche Auflösung. Die Ultraschallschreie werden bei Fledermäusen im Kehlkopf erzeugt und durch den Mund nach außen abgegeben. Treffen die ausgesendeten Wellen auf einen fliegenden Körper, z. B. ein kleines Beutetier, so werden sie reflektiert und gelangen zurück zu den Ohren, welche als Schallsignalempfänger dienen. Die Hörorgane der Fledermäuse müssen zu extrem guter Schallanalyse imstande sein. Man geht davon aus, dass auf Grund von nur Mikrosekunden kurzen Laufzeitunterschieden zwischen dem linken und rechten Ohr ein dreidimensionales Hörbild entsteht. Dadurch kann sich die Fledermaus mit ihren Ohren im absolut dunklen Raum so orientieren wie wir mit den Augen bei Tageslicht.

Einmal mehr müssen wir Techniker uns von der Natur geschlagen geben.

http://www.waycon.de/ultraschallsensor.html

Ultraschallsensoren erfassen Rollendurchmesser

 Ultraschallsensoren mit Analogausgang (0…10 V oder 4…20 mA) messen Entfernungen von Objekten unterschiedlichster Größe und Beschaffenheit. Die Messbereiche variieren von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern. Die Messung erfolgt mittels Laufzeitmessung des Ultraschall-Echos. Die Frequenz des Ultraschalls bestimmt dabei maßgeblich die mögliche Auflösungsgenauigkeit. Sie liegt typischerweise bei ca. 0,1…0,2 % des maximalen Messbereichs, also bei einigen 1/10 mm bis einigen Milimetern.

Richtet man einen Ultraschallsensor radial auf die Oberfläche einer sich auf- oder abwickelnden Materialrolle, kann man indirekt den Durchmesser erfassen. Je kürzer die Distanz zum Sensor, desto größer ist der aktuelle Durchmesser der Rolle. Die Genauigkeit ist zwar wie oben beschrieben begrenzt, dafür ist die Erfassung mit Ultraschall im Gegensatz zu optischen Sensoren praktisch unabhängig vom abzutastenden Material und dadurch zuverlässiger.
Je nach Rollendurchmesser können Analog-Sensoren der Baureihen UFA (kleine und mittlere Distanzen), oder UN (große Distanzen) verwendet werden.

Digitale Messtaster , SPEED & PRECISION

Die neue DK830S-Messtasterserie von Magnescale vereint Genauigkeit und Robustheit mit einer schlanken und kompakten Bauform. Mit einem Messbereich von 30 mm und einer Auflösung von 0,1 µm, ergänzen diese die aktuelle DK-Serie mit 2 mm, 5 mm und 12 mm Messbereichen. Aufgrund der hohen Messgenauigkeit von 1,3 µm (p-p) über einen Messbereich von 30 mm eignen diese sich für hochgenaue Messungen von Präzisionsteilen mit engen Toleranzen. Mit einer Verfahrgeschwindigkeit von bis zu 250 m/min bei 0,5 µm Auflösung, bzw. 80 m/min bei 0,1 µm Auflösung sind schnelle Taktzyklen möglich, ohne dass durch Prelleffekte Messfehler entstehen. Durch die neu entwickelte verdrehgesicherte Wellenführung mit Laufrillen im Messbolzen, erreichen die Messtaster Standzeiten von mehr als 20 Mio. Hüben, dadurch eignen sie sich zur Fertigungskontrolle in automatisierten Fertigungs-, Prüf- und Montageanlagen. Die Messtaster sind verfügbar in gerader bzw. abgewinkelter Bauform und  mit federbelastetem oder  pneumatisch betätigtem Messbolzen. Die Schutzart entspricht je nach Ausführung bis zu  IP67.

Der Einsatz von Ultraschallsensoren im Strassen- und Tunnelbau

Beim Bau von großen Straßen- und Eisenbahnprojekten, insbesondere im Tunnelbau, fallen enorme Mengen an Aushub an. Wenn der Abbau Jahre dauert, lohnt sich der Bau von riesigen Förderbandanlagen. Solche Installationen können mehrere Kilometer lang sein und Kapazitäten von über 1000 t/h haben. Diese Förderbänder sind natürlich voll automatisiert. Dadurch besteht die Gefahr, dass der Aushub insbesondere bei den Übergabestellen von einem Band zum anderen, die Trichter verstopft.

Zur permanenten Überwachung der Übergabestellen werden robuste Ultraschallsensoren eingesetzt. Sie überprüfen die  Trichter und melden, wenn der Füllstand ein bestimmtes Maß übersteigt. Die Anlage wird dann entsprechend verlangsamt oder angehalten. Geignet für diese Anwendungen sind die Sensoren der UN-Serie.

Die UN-Serie zeichnet sich durch ihre sehr hohe Schallleistung bei kleinstem Bauvolumen aus. Das wird unter anderem durch neue, optimierte SONARANGE Schallwandler, die mit hohen elektrischen Spannungen arbeiten, erreicht. Dadurch können auch kleine, bewegte und schlecht reflektierende Objekte zuverlässig erkannt werden, und die Sensoren arbeiten auch bei starker Verschmutzung. Die UN-Sensoren sind mit <40 mm Länge die kompaktesten Ultraschallsensoren für so große Messbereiche.

Ultraschallsensoren detektieren Paletten

In automatischen Anlagen werden Paletten beladen, verpackt und in die Spedition geführt. Hier im Beispiel sind sie mit Baustoffplatten beladen. Die Paletten werden auf Rollen gefördert. Sie müssen vor den jeweiligen Arbeitsstationen positionsgenau erkannt werden. Dazu werden Ultraschall-Näherungssensoren der Baureihe UX-Micro  verwendet. Sie sind verschmutzungsunempfindlich und detektieren praktisch alle Arten von Materialien unabhängig von Farbe und Oberfläche.

Wirbelstromsensoren im weltweiten Einsatz

„Eddy Lab“ das neue leistungsstarke Softwaretool mit drei Funktionsmodulen

Seit über 10 Jahren befassen wir uns mit der Entwicklung und Herstellung hochwertiger Wirbelstromsensoren für Industrie und Forschung. Mit der Einführung der TX-Serie ist es WayCon gelungen, dem Markt erstmalig ein volldigitales Gerät mit CAN-Interface, USB-Interface und analogem Signalausgang anzubieten, ohne dabei auf die hohen dynamischen Eigenschaften von Analoggeräten zu verzichten. Wirbelstromsensoren eignen sich besonders zur berührungslosen Abstandsmessung auf metallische Objekte, wie z. B. Messung auf rotierende Wellen zur Bestimmung von Unwucht, Vibration, Unrundheit, Luftspalt, Radialschlag und Axialschlag, Wellenverlagerung unter Last oder Gehäuseverformungen. Durch die extreme Auflösung bis zu 20 Nanometer werden feinste Abstandsänderungen erfasst. Zudem können die WayCon – Sensoren für hohe Einsatztemperaturen bis 185°C verwendet werden und sind bezüglich der Temperaturdrift über den gesamten Temperaturbereich optimiert. Das Softwaretool „eddyLab“ ist ein leistungstarkes Windows-Softwaretool mit drei Funktionsmodulen: Oszilloskop – FFT Analyser – Datenlogger.

Einsatz von Lasersensoren in Rapsmühlen

Das Rapskorn wird in einem Quetschwalzwerk gespalten; von dort wird es mit einem Konditionierer auf 115ºC bis maximal 120ºC aufgewärmt und über eine  Dosierschnecke der Ölpresse zugeführt. Da dieser Zufluss nicht immer gleichmäßg ist, benötigt man eine Kontrolle, die den Füllstand des Presseneinlaufschachtes kontrolliert. Dieses Signal wird der CPU zugeführt, welche den Füllstand regelt, indem die Frequenz des Pressenantriebes erhöht oder gesenkt wird. Hier kommt der LLD Lasersensor mit seinem großen Messbereich und der Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen zum Einsatz.

Seilzugsensor als Wegsensor

WayCon Seilzusensorfunktion

Das Sensorelement bzw. der Impulsgeber (Encoder) bildet das gewünschte Ausgangssignal. Die hoch dynamischen Sensoren erfassen präzise schnelle Bewegungsabläufe und hohe Beschleunigungen des Messobjektes. Die hohe Qualität dieser Wegaufnehmer ermöglicht den Einsatz in harter Industrieumgebung. Speziell für den Off-Shore-Einsatz entwickelte Geräte besitzen eine Hart-Coat-Beschichtung. Diese Geräte sind resistent gegen aggressive Umgebungseinflüsse wie z. B. Salzwasser.

Spezialgeräte mit einer kundenseitigen Vor-Ort-Encodermontage sowie angepasste Gehäusevarianten sind erhältlich. Diese Sensortechnik bietet mit ihrer kleinen Baugröße, der geringen Montagezeit und den wählbaren Ausgangsformen eine kosteneffiziente und flexible Lösung für vielfältige Industrieapplikationen.

Weitere Informationen zu allen Seilzugsensoren unter: www.seilzugsensor.de

Ultraschallsensoren zur Füllstandsmessung von Holzschnitzeln

Holzschnitzel- oder Holzpellet-Heizungen sind moderne CO2 -neutrale Biomassen-Heizsysteme, sowohl für private als auch großindustrielle Anlagen. Da der volumenmäßige Heizstoffverbrauch im Vergleich zu flüssigen Brennstoffen relativ groß ist, ist die Kenntnis des aktuellen Füllstands besonders wichtig. Bei großen Industrie-Heizöfen muss zudem die Zufuhrmenge geregelt und somit gemessen werden. Herkömmliche simple Füllstandsmessgeräte sind wegen der schmutzigen und staubigen Umgebung in einem Holztank oder auf einem Schnitzel-Förderband oft überfordert. Ultraschallsensoren hingegen messen auch bei staubiger Luft und verschmutzter Membrane weiter zuverlässig und berührungslos. Holzpellets sind gepresstes Sägemehl ohne Zusatzstoffe. Sie sind besonders für private Heizungen geeignet. Hackschnitzel werden vor allem in der Landwirtschaft und Industrie verwendet, wo Holzabfälle fast kostenlos zur Verfügung stehen. Für diese Anwendung geeignete Ultraschallsensoren sind die UFA oder die UN Serie.

Ein Messtaster mit beachtlichem Erfolg auf der Controll 2011

DK Messtasterserie

Erweiterter Messbereich der Messtasterserie DK830S. Hochauflösend, hochgenau und sehr kompakter Messtaster

Vom 3. bis 6. Mai hatte die Leitweltmesse „Control“ in Stuttgart die Türen für alle interessierten Fachbesucher geöffnet. Auch WayCon Positionsmesstechnik betreute seine zahlreichen Kunden auf dem Messestand von Magnescale.

Die Fachbesucher und Kunden vom Qualitätsmanagement haben die DK830S -Messtasterserie begeistert aufgenommen. Sie ergänzt die DK-Serie, die bisher die Messbereiche 2 mm, 5 mm und 12 mm abdeckt, um den Messbereich 30 mm bei einer Auflösung von 0,1 µm. Die Taster verfügen über eine Messgenauigkeit von 1,3 µm über den angegebenen Messbereich, eignen die Messtaster sich für Messungen von Präzisionsteilen mit engen Toleranzen. Mit einer Verfahrgeschwindigkeit von bis zu 250 m/min bei einer Auflösung von 0,5 µm beziehungsweise bis zu 80 m/min bei einer Auflösung von 0,1 µm sind schnelle Taktzyklen möglich, ohne dass wegen Prelleffekten Messfehler entstehen.