Как настроить ультразвуковой датчик с коммутационным выходом? Базовые методы подключения и тестирования
Почему стоит выбрать ультразвуковой датчик с коммутационным выходом?
Релейный выход — самый простой и распространённый тип сигнала для ультразвуковых датчиков, обычно доступных в конфигурациях PNP или NPN. Он имеет всего два состояния: ВКЛ (высокий или низкий уровень, в зависимости от логики) и ВЫКЛ. Это делает его идеальным для обнаружения присутствия/отсутствия, а также для определения того, вошёл ли объект в заданную зону обнаружения или вышел из неё.
Приложения обычно включают в себя:
Обнаружение наличия предметов на производственной линии
Мониторинг достижения уровня жидкости определенной точки
Подсчет объектов, проходящих определенную позицию
Базовое позиционирование объекта в заданной области
Основные преимущества коммутационного выхода:
Простота: подключение очень простое. Выход датчика можно подключить напрямую к ПЛК, реле или цифровым входам микроконтроллеров.
Скорость: подходит для сценариев, требующих быстрой двоичной обратной связи без необходимости сложной обработки данных.
Универсальность: идеально подходит для задач управления на основе пороговых значений, таких как открытие автоматических дверей, запуск систем предотвращения столкновений или активация функций аварийной остановки.
Однако важно отметить, что этот тип выходных данных не предоставляет фактических значений расстояния. Он наиболее подходит для приложений, где точное измерение расстояния не требуется.
Ультразвуковой датчик с коммутационным выходом: обзор
Ультразвуковой датчик с коммутируемым выходом работает по принципу измерения расстояния по времени пролёта. Датчик сравнивает измеренное расстояние с заданным пользователем пороговым значением и выдаёт соответствующий двоичный (цифровой) сигнал. Когда обнаруженный объект оказывается в пределах порогового значения, датчик переключает состояние своего выхода, что позволяет использовать его в системах сигнализации, логике управления или активации устройств.
Принцип работы: измерение расстояния и пороговое переключение
1. Ультразвуковая передача и обнаружение эха
Датчик излучает высокочастотные ультразвуковые импульсы (обычно 20–40 кГц, неслышимые для человека) через передатчик. Эти волны распространяются по воздуху, отражаются от близлежащих объектов и принимаются встроенным приёмником датчика.
Измеряя временной интервал (Δt) между излучением импульса и приемом эха, датчик вычисляет расстояние до объекта по формуле:
d = v × Δt / 2,
где v — скорость звука в воздухе (~340 м/с, с учетом температурной компенсации).
2. Сравнение порогов и цифровой выход
Пользователь может настроить порог переключения с помощью потенциометра, кнопки или интерфейса связи.
Микроконтроллер (MCU) внутри датчика непрерывно сравнивает измеренное в реальном времени расстояние с пороговым значением.
Если расстояние ≤ порога, выход переключается на высокий или низкий уровень (в зависимости от логики), что указывает на присутствие объекта.
Если расстояние > порогового значения, выходной сигнал возвращается к предыдущему, указывая на то, что объект не обнаружен.
3. Формат выходного сигнала
Выход представляет собой стандартный цифровой сигнал GPIO, подходящий для:
Прямое управление реле, индикаторами, зуммерами и т. д.
Вход для ПЛК, микроконтроллеров или других цифровых систем управления.
Процедура настройки ультразвуковых датчиков с коммутационным выходом
Подключение ультразвукового датчика
1. Установите датчик и подключите кабель.
Начните с надёжного крепления ультразвукового датчика в выбранном месте. Подключите датчик к системе с помощью соответствующего кабеля, обеспечив надёжное и прочное соединение в разъёме.
2. Подключение 5-жильного кабеля
Пять проводов датчика должны быть подключены в соответствии со стандартными цветовыми кодами:
Коричневый: подключите к положительному полюсу источника питания (+V).
Синий: подключение к отрицательному полюсу источника питания (0 В)
Черный: коммутационный выходной сигнал (коммутационный выход)
Серый: обучающий провод для настройки точек обнаружения
Белый: зарезервирован для будущего использования или дополнительных функций (конкретные инструкции см. в руководстве по эксплуатации изделия)
Ультразвуковое измерение расстояния
3. Процедура обучения для настройки точки переключения (оконный режим)
Датчик позволяет настроить две точки переключения в пределах диапазона обнаружения для создания определенного окна обнаружения:
Первая точка обнаружения (A1):
Поместите целевой объект в позицию A1, которая представляет собой начальную точку желаемого диапазона обнаружения.
Временно подключите серый провод обучения к клемме 0 В (отрицательный полюс). Дождитесь, пока светодиод датчика (обычно зелёный) мигнёт три раза, затем отсоедините провод. Это подтверждает установку первой точки переключения.
Вторая точка обнаружения (A2):
Переместите объект в позицию A2, представляющую конечную точку окна обнаружения.
Временно подключите серый провод к клемме +V (положительному полюсу). Как только светодиод снова мигнет три раза, отсоедините провод.
На этом этапе датчик успешно завершил двухточечную настройку для оконного режима, и система готова к работе.
Рекомендуемые ультразвуковые датчики
- Модель: CSB30-2000-J60-E3-V15
- Дальность обнаружения: 100-2000 мм
- Дальность обнаружения: 100-2000 мм
- Слепая зона: 0-100 мм
- Разрешение: 0,17 мм
- Разрешение: 0,17 мм
- Повторяемость ±0,15% от полного значения шкалы
- Абсолютная точность: ±1% (встроенная компенсация температурного дрейфа)
- Время отклика: 82 мс
- Время отклика: 82 мс
- Гистерезис переключения: ±2 мм
- Частота переключения: 10 Гц
- Тип ввода: С функцией синхронизации и обучения
- Тип выхода: E3/E5: 1 выход PNP-переключателя, НО/НЗ
- Вес: 105 г
- Рабочее напряжение: 10–30 В постоянного тока, защита от обратной полярности
- Рабочее напряжение: 10–30 В постоянного тока, защита от обратной полярности
- Защита от перегрузки: 200 мА, красный и зеленый индикаторы мигают одновременно
- Сопротивление нагрузки: I / 0-300 Ом, U / > 1 кОм
- Ток холостого хода: ≤ 30 мА
- Материал: никелированная медь, пластиковые фитинги, эпоксидная смола со стеклонаполнителем
- Тип подключения: 5-контактный разъем M12
- Класс защиты: IP 67
- Температура окружающей среды: -25°C~+70°C (248~343K)
Связанные датчики
Диапазон обнаружения: 100–2000 мм. Материал: никелированная медь, пластиковые фитинги. Тип подключения: 5-контактный разъем M12. Метод вывода: 1 выход PNP-переключателя, NO/NC.
Дальность обнаружения: 30–300 мм, 50–500 мм, 60–1000 мм Материал: медно-никелевое покрытие, пластиковые фитинги Тип подключения: 5-контактный разъем M12
Диапазон обнаружения: 20–120 мм. Материал: медно-никелевое покрытие. Тип подключения: 4-контактный разъем M12. Метод вывода: 1 выход NPN-переключателя, NO/NC.
Глубина канавки: 68 мм Ширина паза: 5 мм Материал: металл, алюминий Тип подключения: 4-контактный разъем М8
Похожие публикации, которые могут вас заинтересовать
