Conoscenza dei sensori a ultrasuoni (Parte 5): semplicità di installazione e montaggio

Gli oggetti da rilevare possono penetrare nel fascio acustico da qualunque parte. È possibile approssimare con precisione i punti di rilevamento previsti utilizzando gli intervalli e le curve di risposta specificati nelle schede tecniche dei sensori a ultrasuoni.

I sensori a ultrasuoni sono in grado di rilevare sostanze solide, liquide e in polvere. Le proprietà della superficie degli oggetti sono essenziali per la valutazione dell'eco da parte del sensore. Le superfici piane e lisce disposte perpendicolarmente al fascio generano riflessioni ideali. Per garantire rilevamenti affidabili, la deviazione angolare della lastra di misurazione non deve essere superiore a 3°.

Proprietà del materiale quali trasparenza, colore o trattamento superficiale (lucido od opaco) non influiscono in alcun modo sull'affidabilità di rilevamento. Le superfici ruvide riflettono l'energia acustica in più direzioni. Ciò causa una riduzione della portata di rilevamento complessiva. Esse consentono tuttavia una deviazione angolare maggiore, a causa del carattere prevalentemente diffuso della riflessione del segnale a ultrasuoni.

È possibile utilizzare tale caratteristica per rilevare livelli di riempimento o pile di materiali a grana grossa con deviazioni angolari fino a 45° (ma con una portata di rilevamento ridotta).

È possibile rilevare in modo particolarmente accurato i seguenti tipi di oggetti:

• Tutti gli oggetti solidi, lisci e disposti perpendicolarmente alla direzione del fascio
• Tutti gli oggetti solidi, anche allineati in modo casuale, con una rugosità della superficie che causa riflessioni diffuse
• Le superfici di liquidi disposte a un angolo < 3° rispetto all'asse del fascio

I seguenti materiali vengono rilevati in modo impreciso:

• Materiali che assorbono i segnali a ultrasuoni, come feltro, cotone, tessuti ruvidi o schiume
• Materiali a temperature superiori a 100 °C

Per i materiali dei tipi o nelle condizioni indicati, è possibile che occorra adottare un sensore a sbarramento.

La curva di risposta dei sensori a ultrasuoni è indicata con il termine fascio acustico. Gli oggetti presenti all'interno del fascio acustico vengono rilevati se riflettono un segnale acustico sufficiente nella direzione del sensore a ultrasuoni. La curva di risposta di un oggetto dipende dalle sue proprietà di riflessione. Nelle schede tecniche vengono pertanto forniti schemi di fascio acustico per vari oggetti standard. Il fascio acustico non presenta limiti definiti con precisione, e può variare per effetto di fattori ambientali quali la temperatura o l'umidità.

Se in un'applicazione sono presenti oggetti riflettenti dal punto di vista acustico ma indesiderati, intorno al fascio acustico deve esservi una certa distanza. Si tratta dell'unico modo per evitare errori di commutazione dovuti a riflessioni accidentali.

È possibile utilizzare la curva di risposta 2 (barra circolare da 25 mm) per scopi di orientamento in presenza di oggetti piccoli, arrotondati o scarsamente riflettenti. È inoltre possibile utilizzare tale curva per superfici lisce montate parallelamente alla direzione del fascio del sensore a ultrasuoni (pareti interne di container, tubi). Nel caso di oggetti più grandi e con buone proprietà riflettenti (interferenze dovute ai bordi), è indispensabile prevedere una distanza corrispondente almeno alla curva di risposta 1 (pannello piatto da 100 mm x 100 mm).

Se non è possibile garantire le distanze indicate, numerosi sensori a ultrasuoni Pepperl+Fuchs offrono l'opzione di modifica del fascio acustico. È possibile eseguire la relativa procedura utilizzando i pulsanti Teach-in oppure un'interfaccia e un software di programmazione. Quest'ultimo permette di sopprimere in modo selettivo numerosi oggetti fonte di interferenze, situati entro la portata di rilevamento (soppressione di target fissi).

Per evitare fenomeni di diafonia fra sensori a ultrasuoni montati in parallelo e che operano con la stessa portata di rilevamento, è indispensabile osservare le distanze minime fra i sensori specificate nelle illustrazioni che seguono. Utilizzare come linee guida i valori riportati nella tabella, che sono validi se i fasci sono paralleli gli uni agli altri e le superfici degli oggetti sono perpendicolari agli assi dei fasci. La separazione effettivamente richiesta (X) dipende dall'allineamento, dal tipo e dalla superficie dei target presenti nel fascio acustico.

Se i sensori sono montati gli uni di fronte agli altri, è indispensabile rispettare gli intervalli indicati nella tabella che segue. Se si verificano interferenze, è possibile che occorra aumentare la separazione (X) o, se appropriato, attivare la funzione multiplex o di sincronizzazione. Non montare gli uni di fronte agli altri i sensori a ultrasuoni sincronizzati e non sincronizzati.