Jak nastavit ultrazvukový senzor se spínacím výstupem? Základní metody zapojení a testování
- podíl
- Vydavatel
- Zoe
- Čas publikace
- 2025/5/23
Shrnutí
Tento článek poskytuje praktický návod k zapojení a testování ultrazvukového senzoru se spínacím výstupem. Na příkladu řady CSB30 demonstrujeme, jak konfigurovat detekční vzdálenosti v dosahu senzoru pomocí základních metod nastavení.
Proč zvolit ultrazvukový senzor se spínacím výstupem?
Spínaný výstup je nejjednodušší a nejpoužívanější typ signálu pro ultrazvukové senzory, běžně dostupný v konfiguracích PNP nebo NPN. Má pouze dva stavy: ZAPNUTO (vysoká nebo nízká úroveň, v závislosti na logice) a VYPNUTO. Díky tomu je ideální pro detekci přítomnosti/nepřítomnosti a pro určení, zda objekt vstoupil do předem definované detekční zóny nebo ji opustil.
Aplikace obvykle zahrnují:
Detekce přítomnosti položek na výrobní lince
Monitorování, zda hladiny kapaliny dosahují určitého bodu
Počítání objektů procházejících definovanou pozicí
Základní polohování objektů v dané oblasti
Klíčové výhody spínaného výstupu:
Jednoduchost: Zapojení je přímočaré. Výstup senzoru lze připojit přímo k PLC, relé nebo digitálním vstupním pinům mikrokontrolérů.
Rychlost: Vhodné pro scénáře vyžadující rychlou binární zpětnou vazbu bez nutnosti složitého zpracování dat.
Všestrannost: Ideální pro úkoly řízení založené na prahových hodnotách, jako je otevírání automatických dveří, spouštění systémů pro předcházení kolizím nebo aktivace funkcí nouzového zastavení.
Je však důležité poznamenat, že tento typ výstupu neposkytuje skutečné hodnoty vzdálenosti. Je nejvhodnější pro aplikace, kde není vyžadováno přesné měření vzdálenosti.
Ultrazvukový senzor se spínacím výstupem: Přehled
Ultrazvukový senzor se spínaným výstupem funguje na principu měření vzdálenosti podle doby letu. Senzor porovnává naměřenou vzdálenost s uživatelem definovanou prahovou hodnotou a podle toho vysílá binární (digitální) signál. Když se detekovaný objekt nachází v prahovém rozsahu, senzor přepne svůj výstupní stav – umožňuje použití v alarmech, řídicí logice nebo aktivaci zařízení.
Princip fungování: Měření vzdálenosti a přepínání prahových hodnot
1. Ultrazvukový přenos a detekce ozvěny
Senzor vysílá prostřednictvím svého vysílače vysokofrekvenční ultrazvukové impulsy (obvykle 20–40 kHz, pro člověka neslyšitelné). Tyto vlny se šíří vzduchem, odrážejí se od blízkých objektů a jsou přijímány vestavěným přijímačem senzoru.
Měřením časového intervalu (Δt) mezi vysláním impulsu a příjmem ozvěny senzor vypočítá vzdálenost objektu pomocí vzorce:
d = v × Δt / 2,
kde v je rychlost zvuku ve vzduchu (~340 m/s, s aplikovanou teplotní kompenzací).
2. Porovnání prahových hodnot a digitální výstup
Uživatel může nakonfigurovat prahovou hodnotu sepnutí pomocí potenciometru, tlačítka nebo komunikačního rozhraní.
Mikrokontrolér (MCU) uvnitř senzoru nepřetržitě porovnává naměřenou vzdálenost v reálném čase s prahovou hodnotou.
Pokud je vzdálenost ≤ prahová hodnota, výstup se přepne na vysokou nebo nízkou úroveň (v závislosti na logice) – což indikuje přítomnost objektu.
Pokud je vzdálenost větší než prahová hodnota, výstup se vrátí do původního stavu – což znamená, že nebyl detekován žádný objekt.
3. Formát výstupního signálu
Výstupem je standardní digitální GPIO signál, vhodný pro:
Přímé ovládání relé, indikátorů, bzučáků atd.
Vstup do PLC, mikrokontrolérů nebo jiných digitálních řídicích systémů.
Postup nastavení ultrazvukových senzorů se spínacím výstupem
Připojení ultrazvukového senzoru
1. Namontujte senzor a připojte kabel
Začněte bezpečnou montáží ultrazvukového senzoru na požadované místo instalace. Připojte senzor k systému pomocí vhodného kabelu a zajistěte pevné a spolehlivé spojení na rozhraní konektoru.
2. Zapojení 5žilového kabelu
Pět vodičů senzoru by mělo být zapojeno podle standardních barevných kódů:
Hnědá: Připojte ke kladnému pólu napájení (+V)
Modrá: Připojení k zápornému pólu napájení (0 V)
Černá: Spínací výstupní signál (Spínací výstup)
Šedá: Vodič pro učení pro nastavení detekčních bodů
Bílá: Rezervováno pro budoucí použití nebo volitelné funkce (konkrétní pokyny naleznete v návodu k obsluze produktu)
Ultrazvukové měření vzdálenosti
3. Postup učení pro konfiguraci spínacího bodu (režim okna)
Senzor umožňuje konfiguraci dvou spínacích bodů v rámci detekčního rozsahu pro vytvoření definovaného snímacího okna:
První detekční bod (A1):
Umístěte cílový objekt do pozice A1, která představuje počáteční bod požadovaného detekčního dosahu.
Dočasně připojte šedý vodič pro učení (Teach-in) k 0V (záporný pól). Počkejte, až kontrolka LED senzoru (obvykle zelená) třikrát blikne, a poté vodič odpojte. Tím se potvrdí nastavení prvního spínacího bodu.
Druhý detekční bod (A2):
Přesuňte objekt do pozice A2, která představuje koncový bod detekčního okna.
Dočasně připojte šedý vodič k +V (kladný pól). Jakmile LED dioda znovu třikrát blikne, vodič odpojte.
V této fázi senzor úspěšně dokončil konfiguraci dvou bodů pro režim okna a systém je připraven k provozu.
Doporučené ultrazvukové senzory
- Model: CSB30-2000-J60-E3-V15
- Detekční dosah: 100-2000 mm
- Detekční dosah: 100-2000 mm
- Slepá zóna: 0-100 mm
- Rozlišení: 0,17 mm
- Rozlišení: 0,17 mm
- Opakovatelnost ±0,15 % z hodnoty plného rozsahu
- Absolutní přesnost: ±1 % (vestavěná kompenzace teplotního driftu)
- Doba odezvy: 82 ms
- Doba odezvy: 82 ms
- Spínací hystereze: ±2 mm
- Spínací frekvence: 10 Hz
- Typ vstupu: Se synchronizací a funkcí učení
- Typ výstupu: E3/E5: 1 PNP spínaný výstup, NO/NC
- Hmotnost: 105 g
- Provozní napětí: 10-30 V DC, ochrana proti přepólování
- Provozní napětí: 10-30 V DC, ochrana proti přepólování
- Ochrana proti přepětí: 200 mA, současné blikání červeného a zeleného světla
- Zatěžovací impedance: I / 0-300 Ohm, U / > 1k Ohm
- Proud naprázdno: ≤ 30 mA
- Materiál: Měděný nikl, plastové kování, epoxidová pryskyřice plněná skelnými vlákny
- Typ připojení: 5pinový konektor M12
- Třída ochrany: IP 67
- Okolní teplota: -25 °C až +70 °C (248 až 343 K)
Související senzory
Detekční dosah: 100–2000 mm Materiál: měděný nikl, plastové koncovky Typ připojení: 5pinový konektor M12 Způsob výstupu: 1 spínací výstup PNP, NO/NC
Detekční dosah: 30–300 mm, 50–500 mm, 60–1000 mm Materiál: měděný nikl, plastové koncovky Typ připojení: 5pinový konektor M12
Detekční dosah: 20–120 mm Materiál: měděný nikl Typ připojení: 4pinový konektor M12 Způsob výstupu: 1 spínací výstup NPN, NO/NC
Hloubka drážky: 68 mm Šířka drážky: 5 mm Materiál: kov, hliník Typ připojení: 4pinový konektor M8
