Definition und Funktionsweise:
Ein Ultraschallsensor ist ein Sensor, der zur berührungslosen Abstands-, Füllstands- oder Objekterkennung eingesetzt wird. Er arbeitet, indem er Ultraschallwellen (Schallwellen oberhalb des menschlichen Hörbereichs) aussendet und das von einem Objekt reflektierte Echo empfängt.
Das Funktionsprinzip basiert auf der Laufzeitmessung (Time-of-Flight – ToF): Der Sensor misst die Zeit, die die Schallwellen benötigen, um vom Sensor zum Objekt und wieder zurück zu gelangen. Aus dieser Zeit und der bekannten Schallgeschwindigkeit (die von der Temperatur beeinflusst wird) kann der Abstand zum Objekt berechnet werden.
Relevanz in der Automatisierungstechnik:
Ultraschallsensoren sind aufgrund ihrer berührungslosen Arbeitsweise und ihrer Fähigkeit, eine Vielzahl von Materialien (feste Objekte, Flüssigkeiten, Pulver) zu erkennen, weit verbreitet:
- Abstandsmessung: Präzise Messung von Distanzen zu Objekten oder Flächen.
- Füllstandsmessung: Kontinuierliche Messung des Füllstands von Flüssigkeiten oder Schüttgütern in Tanks und Silos.
- Objekterkennung: Erkennung der Anwesenheit oder des Vorhandenseins von Objekten, unabhängig von Farbe, Transparenz oder Glanz (im Gegensatz zu optischen Sensoren).
- Kollisionsvermeidung: Erkennung von Hindernissen für autonome mobile Roboter (AMR) oder Kräne.
- Durchflussmessung: In bestimmten Ultraschall-Durchflussmessern.
- Palettenerkennung: Erkennung der Höhe von Paletten oder Ladungen.
Vorteile und Nachteile:
- Vorteile:
- Berührungslos: Keine Abnutzung, keine Beeinflussung des Messobjekts.
- Materialunabhängig: Erkennt fast alle Materialien (außer Schallabsorber).
- Unempfindlich gegen Schmutz/Farbe: Weniger anfällig für Verschmutzung als optische Sensoren.
- Robuster.
- Nachteile:
- Temperaturabhängigkeit: Schallgeschwindigkeit hängt von der Temperatur ab, was kompensiert werden muss.
- Empfindlich gegenüber Luftturbulenzen/Dämpfen.
- Tote Zone: Ein Mindestabstand ist erforderlich.
- Begrenzte Reichweite.
Ultraschallsensoren sind ein wichtiges Werkzeug für die berührungslose Messung und Erkennung in vielen industriellen Anwendungen.
→ Siehe auch: Füllstandssensor, Sensor, Näherungsschalter, Lichtschranke, Abstandssensor
