Sensores ultrasónicos

Los sensores ultrasónicos detectan objetos de distintos materiales y niveles de llenado de líquidos y materiales a granel, sin contacto y con un gran alcance. Ni siquiera los objetos transparentes, muy reflectantes y de alto contraste suponen problema alguno. El sensor funciona según el principio de medición del tiempo de vuelo de las ondas ultrasónicas y es insensible a la contaminación. Seguir leyendo aquí

Sensores ultrasónicos

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Sensor ultrasónico
AU001Sensor ultrasónico
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M18
  • Distancia de conmutación de 40...300 mm
  • Contacto normalmente abierto/contacto normalmente cerrado programable
  • Resolución de 3 mm / frecuencia de conmutación de 8 Hz
  • Teach mediante cable
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M18
  • Distancia de conmutación de 60...800 mm
  • Contacto normalmente abierto/contacto normalmente cerrado programable
  • Resolución de 3 mm / frecuencia de conmutación de 5 Hz
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Sensor ultrasónico
AU003Sensor ultrasónico
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M18
  • Distancia de conmutación de 80...1200 mm
  • Contacto normalmente abierto/contacto normalmente cerrado programable
  • Resolución de 3 mm / frecuencia de conmutación de 5 Hz
  • Teach mediante cable
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AU004Sensor ultrasónico
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M18
  • Distancia de conmutación de 50...400 mm
  • Salida de conmutación (NO/NC), salida analógica (4...20 mA), IO-Link
  • Resolución de 3 mm / frecuencia de conmutación de 10 Hz
  • Botón Teach
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M18
  • Distancia de conmutación de 100...900 mm
  • Salida de conmutación (NO/NC), salida analógica (4...20 mA), IO-Link
  • Resolución de 3 mm / frecuencia de conmutación de 4 Hz
  • Botón Teach
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AU006Sensor ultrasónico
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M18
  • Distancia de conmutación de 150...1600 mm
  • Salida de conmutación (NO/NC), salida analógica (4...20 mA), IO-Link
  • Resolución de 3 mm / frecuencia de conmutación de 3 Hz
  • Botón Teach
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AU007Sensor ultrasónico
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M18
  • Distancia de conmutación de 200...2200 mm
  • Salida de conmutación (NO/NC), salida analógica (4...20 mA), IO-Link
  • Resolución de 3 mm / frecuencia de conmutación de 2 Hz
  • Botón Teach
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Sensor ultrasónico
AU008Sensor ultrasónico
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M30
  • Distancia de conmutación de 250...3500 mm
  • Interruptor de salida (NO/NC), salida analógica (4...20 mA), IO-Link
  • Resolución de 3 mm / frecuencia de conmutación de 1 Hz
  • Configuración de los pulsadores
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Sensor ultrasónico
AU009Sensor ultrasónico
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M30
  • Distancia de conmutación de 350...6000 mm
  • Salida de conmutación (NO/NC), salida analógica (4...20 mA), IO-Link
  • Resolución de 3 mm / frecuencia de conmutación de 1 Hz
  • Botón Teach
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M30
  • Distancia de conmutación de 600...8000 mm
  • Salida de conmutación (NO/NC), salida analógica (4...20 mA), IO-Link
  • Resolución de 3 mm / frecuencia de conmutación de 1 Hz
  • Botón Teach
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M18
  • Distancia de conmutación de 40…300 mm
  • Salida analógica (0...10 V)
  • Resolución de 2 mm
  • Teach por cable en el pin 4
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  • Carcasa de acero inoxidable, rosca M18
  • Distancia de conmutación de 60…800 mm
  • Salida analógica (0...10 V)
  • Resolución de 3 mm
  • Teach por cable en el pin 4
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¿Qué es un sensor ultrasónico?

Los sensores ultrasónicos detectan objetos y líquidos mediante ondas ultrasónicas, y calculan la distancia con respecto al objeto según el principio de medición del tiempo de vuelo. Allí donde los sensores ópticos alcanzan sus límites, el principio del sensor ultrasónico resuelve el problema. Los sensores detectan con fiabilidad objetos transparentes, muy reflectantes y de alto contraste utilizando el principio de los ultrasonidos. Otra ventaja en determinadas aplicaciones puede ser la amplia zona de detección gracias al ancho haz del sonido. Los sensores ultrasónicos de autosen están disponibles como sensores ultrasónicos y como sondas ultrasónicas. La diferencia radica en la función de salida.

En general, los sensores ultrasónicos son sensores versátiles y muy extendidos que se utilizan en diversos sectores y aplicaciones. Su capacidad para medir distancias sin contacto y detectar obstáculos los convierte en una opción popular para la automatización, la robótica, la medición de nivel y otras aplicaciones en las que se requiere una detección de objetos precisa y fiable.
 
 

Modo de funcionamiento de los sensores ultrasónicos

El modo de funcionamiento de un sensor ultrasónico se basa en el principio de la ecolocalización, similar a la de los murciélagos o los delfines. Las sondas ultrasónicas detectan objetos y niveles de llenado sin contacto generando un breve impulso ultrasónico de alta frecuencia con una cerámica vibrante y emitiéndolo cíclicamente. El impulso viaja por el aire a la velocidad del sonido. Si el impulso sonoro choca contra un objeto, este lo refleja y el eco es captado por el sensor. La distancia entre el sensor y el objeto se calcula según el principio de medición del tiempo de vuelo a partir del lapso de tiempo transcurrido entre la emisión de la señal y la recepción del eco del sensor. Al medir la distancia utilizando la medición del tiempo de vuelo en lugar de la medición de la intensidad, los sensores ultrasónicos tienen una supresión de fondo muy buena.

Con este principio de medición, las sondas ultrasónicas pueden detectar objetos de casi todos los materiales que reflejan el sonido y con todas las propiedades, como cristal, madera, metal, plástico, líquidos e incluso láminas delgadas. Los entornos de trabajo difíciles, como el polvo, el vapor, la suciedad o la niebla de pintura, no afectan a los sensores ultrasónicos.
Medición de la distancia con el sensor ultrasónico
1. Emisión del impulso sonoro, 2. Reflexión, 3. Recepción del eco
L = distancia, donde T es el tiempo transcurrido entre la emisión y la recepción, y C es la velocidad del sonido.
 

Alcance de los sensores ultrasónicos

Las sondas ultrasónicas funcionan con precisión a gran alcance. El alcance de los sensores ultrasónicos puede variar en función del modelo y de la aplicación. Normalmente, los alcances van desde unos pocos centímetros hasta varios metros. Nuestros dispositivos tienen alcances de 40 a 8000 mm.
 

Precisión de los sensores ultrasónicos

Los sensores ultrasónicos son una alternativa fiable y económica a los sensores de distancia ópticos ToF (time of flight). Tienen la clara ventaja de que el principio de medición es independiente del color y el brillo del objeto. Con los sensores ultrasónicos, las condiciones ambientales (p. ej., densidad del aire, humedad, temperatura ambiente, niveles de polvo muy elevados) o las propiedades fonoabsorbentes del objeto (p. ej., la lana) desempeñan un papel más importante. Para la mayoría de las aplicaciones, los ultrasonidos funcionan de forma fiable y tienen suficiente precisión. Los sensores ultrasónicos de autosen disponen de compensación de la temperatura para suprimir las fluctuaciones de temperatura que suelen producirse durante los cambios entre día y noche.
 

Aplicaciones de los sensores ultrasónicos

Las sondas ultrasónicas se utilizan en una gran variedad de aplicaciones y ámbitos de uso. Suelen utilizarse en procesos industriales para supervisar distancias, posiciones y obstáculos. Un ámbito común de aplicación es la medición de nivel, en la que se utilizan sensores ultrasónicos para determinar el nivel de llenado de líquidos o materiales a granel en depósitos.

Los sensores ultrasónicos se utilizan, por ejemplo, cuando se trabaja con:
  • Vidrio
  • Líquidos (transparentes)
  • Láminas
  • Control de desgarros
  • Control de calidad
  • Comprobación de envases vacíos
  • Medición de nivel
  • Control de posición
  • Nivel de llenado en la alimentación de piezas
  • Detección de presencia
  • Supervisión de portadores de carga
  • Y en general también para objetos en estado sólido, líquido, granulado o en polvo que sean transparentes, semitransparentes o difíciles de detectar ópticamente

 

 
Medición de nivel con sensores ultrasónicos

Medición de nivel

Control de calidad con sensores ultrasónicos

Control de calidad

Superficie de desviación para sensores ultrasónicos

Superficie de desviación

Supervisión de portadores de carga con sensores ultrasónicos

Supervisión de portadores de carga

Medición del caudal volumétrico con sensores ultrasónicos

Caudal volumétrico

 

Sensores ultrasónicos para medición de nivel

La medición de nivel con ultrasonidos es un método de medición continua. El sensor se monta en la parte superior del depósito y emite impulsos ultrasónicos que se reflejan en la superficie del fluido. El dispositivo calcula la distancia con respecto a la superficie a partir del tiempo que tarda en emitirse el pulso y hasta que se capta el eco. De esta forma se puede calcular el nivel de llenado.

Medición de nivel con sensor ultrasónico
Los sensores de nivel ultrasónicos miden niveles de llenado de hasta 8 metros sin contacto de:

  • Líquidos
  • Fluidos pastosos
  • Polvo
  • Materiales a granel
 

Ventajas de los sensores ultrasónicos

  • Reconocimiento de casi todos los objetos
  • Funcionamiento preciso incluso en condiciones ambientales difíciles, como el polvo y la luz externa
  • Resistencia al polvo y la suciedad
  • Detección fiable independientemente del color, el brillo del objeto y la transparencia del material, incluso con formas de objeto complejas (p. ej., rejillas, muelles mecánicos, etc.)
  • Reflexiones mínimas de interferencias gracias a los estrechos haces del sonido
  • Largo alcance de hasta 8 m
  • La suciedad difícilmente se adhiere al diafragma, ya que se mueve continuamente con la emisión del ultrasonido
  • Buena resolución de 3-4 mm
  • Tiempo de respuesta rápido
  • Compensación de la temperatura
  • Alta seguridad en el proceso
  • Instalación y puesta en marcha rápidas y sencillas
  • Muy buena supresión de fondo
  • Detección fiable de presencia
  • Además, los sensores ultrasónicos son robustos, fiables y rentables

Desventajas de los sensores ultrasónicos

  • No aptos para materiales fonoabsorbentes (p. ej., guata, espuma, superficies porosas)
  • No puede utilizarse en superficies inclinadas
  • No puede utilizarse en depósitos muy estrechos (dado el caso, usar un tubo reductor)
 

Sensores ultrasónicos en la aplicación: ¿qué se debe tener en cuenta?

Una vez seleccionado el sensor ultrasónico adecuado para su aplicación, deberá instalarlo correctamente en ella para que funcione de forma óptima. Esta sección le ofrece una visión breve y clara de lo que debe tener en cuenta.
 

Montaje de sensores ultrasónicos

Los sensores ultrasónicos pueden montarse en cualquier posición, siempre que se cumplan las siguientes condiciones:
  • Los sensores ultrasónicos están orientados perpendicularmente al objeto
  • Se evita la formación de depósitos en la superficie activa al sonido
  • Si se utilizan varios sensores ultrasónicos, deberán respetarse las distancias mínimas (véanse las instrucciones de uso) para evitar interferencias mutuas y conmutaciones erróneas
 

Desviaciones con escuadras de desviación de sonido

Pueden utilizarse escuadras de desviación de sonido para desviar el haz del sonido del sensor. Esto permite girar la orientación del sensor 90° si el espacio es limitado. Sin embargo, el desvío reduce el alcance de los sensores, por lo que debe evitarse.
 

Influencias debidas a las propiedades de los objetos

Los materiales y objetos duros y planos son ideales para el uso de sensores ultrasónicos, ya que los impulsos sonoros se reflejan muy bien y de forma limpia. Sin embargo, hay que tener más cosas en cuenta en lo que se refiere a algunas propiedades de los objetos si desea utilizar sensores ultrasónicos.
 
Particularidad del objetoA tener en cuenta
Superficies cilíndricas y esféricas (convexas)El alcance máximo del sensor disminuye cuanto menor es el objeto convexo, ya que cada elemento de la superficie tiene un ángulo diferente con respecto al eje del haz y la reflexión del haz del sonido es divergente.
Películas finas y material blandoLos materiales blandos (p. ej., guata, espumas, tejido grueso, láminas con un grosor < 0,01 mm) absorben una gran proporción de la energía del impulso. Por lo tanto, son más difíciles e incluso imposibles de detectar con sensores ultrasónicos.
Superficies rugosasLas superficies muy irregulares pueden influir en las propiedades de detección del sensor. Las estructuras más grandes que la longitud de onda de los ultrasonidos pueden no ser reconocidas de forma óptima por los sensores ultrasónicos.
LíquidosLos líquidos sin ondas fuertes pueden detectarse fácilmente con sensores ultrasónicos.
Objetos calientesLas temperaturas muy elevadas pueden desviar el haz del sonido debido a la convección del calor en el aire, de modo que el eco deja de ser recibido por el sensor o se debilita. Observe la temperatura ambiente especificada en las instrucciones de uso.
 

Conexión de un sensor ultrasónico

Alternativas a los sensores ultrasónicos

También existen alternativas a los sensores ultrasónicos, en función de los requisitos específicos de una aplicación. Por ejemplo, pueden utilizarse sensores ópticos de infrarrojos para medir distancias. Los sensores láser ofrecen mayor precisión y alcance, aunque suelen ser más caros. Los sensores magnéticos o los sensores inductivos pueden utilizarse para medir la distancia en algunos casos si el objeto a detectar es magnético. También puede utilizar nuestros sensores de nivel, sensores capacitivos y sensores ópticos para la medición de nivel.