Les capteurs à ultrasons détectent sans contact et avec une grande portée les objets en divers matériaux et les niveaux de remplissage de liquides et de matières en vrac. Y compris les objets transparents, fortement réfléchissants et très contrastés. Le capteur fonctionne selon le principe de la mesure du temps de vol des ondes ultrasoniques et résiste à l'encrassement. En savoir plus
Qu’est-ce qu’un détecteur à ultrasons ? Comment fonctionnent les détecteurs à ultrasons et pour quelles applications les utilise-t-on ? À quoi faut-il faire attention quand on utilise un détecteur à ultrasons ? Ici, vous allez (presque) tout savoir sur les détecteurs à ultrasons.
Qu’est-ce qu’un détecteur à ultrasons ?
Les détecteurs à ultrasons détectent des objets ou des liquides en se servant des ondes ultrasoniques et calculent la distance par rapport à l’objet en se basant sur le principe de la mesure de la durée de parcours. On les utilise pour les grandes plages de détection. Le principe du détecteur à ultrasons résout les problèmes quand les détecteurs optoélectroniques atteignent leurs limites. Ces détecteurs détectent sûrement les objets transparents, très réfléchissants et contrastants selon le principe des ultrasons. Les détecteurs à ultrasons autosen existent sous forme de détecteurs et de palpeurs. La différence réside dans les sorties et la compatibilité IO-Link.
Sortie de commutation contact normalement ouvert / normalement fermé programmable
IO-Link
Oui
Non
Applications pour détecteurs à ultrasons
Les détecteurs à ultrasons sont par exemple utilisés pour travailler avec :
Verre
Liquides transparents
Films
Contrôle de rupture
Contrôle qualité
Contrôle de présence de récipients vides
Mesure du niveau de remplissage
Contrôle de position
Degré de remplissage dans l’alimentation de pièces
Détection de présence
Surveillance de porte-charges
Et de manière plus générale aussi pour les objets à l’état solide, liquide, granulaire ou poudreux, qui sont transparents, semi-transparents ou difficiles à détecter optiquement
Détection de double feuille
Débit volumique
Contrôle qualité
Surface de renvoi
Surveillance de porte-charges
Mesure du niveau de remplissage
Détecteurs à ultrasons pour la mesure de niveau de remplissage
La mesure de niveau de remplissage avec des détecteurs à ultrasons appartient aux méthodes de mesure continue. Le détecteur est installé en haut dans le récipient et envoie des impulsions ultrasoniques qui sont réfléchies par la surface du fluide. Avec la durée du parcours entre les extrémités extérieures de l’impulsion et la détection de l’écho, l’appareil calcule la distance par rapport à la surface et donc aussi la hauteur de remplissage.
Les détecteurs de niveau à ultrasons mesurent les niveaux de remplissage jusqu’à 8 m sans contact pour :
Liquides
Fluides pâteux
Poudres
Produits en vrac
Principe de fonctionnement des détecteurs à ultrasons
Les détecteurs à ultrasons détectent des objets et des niveaux de remplissage sans contact en produisant une brève impulsion ultrasonique haute fréquence avec une céramique vibrante et en l’émettant régulièrement. L’impulsion se met en mouvement à la vitesse du son dans l’air. Quand l’impulsion sonore rencontre un objet, celui-ci la réfléchit et l’écho est enregistré par le détecteur. La distance entre le détecteur et l’objet est alors calculée selon le principe de la mesure de la durée de parcours en se basant sur le temps nécessaire entre les extrémités extérieures du signal et la réception de l’écho par le détecteur. En mesurant l’éloignement avec la durée de parcours et pas l’intensité, les détecteurs à ultrasons autorisent une excellente suppression de l’arrière-plan.
Avec ce principe de mesure, les détecteurs à ultrasons sont en mesure de détecter presque tous les matériaux qui réfléchissent le son, quelle que soit leur qualité, comme le verre, le bois, le métal, le plastique, les liquides et même les films fins. Les conditions de travail difficiles, comme la présence de poussière, de vapeur, de saletés ou encore de brouillard de peinture, n’ont pas d'influence sur les détecteurs à ultrasons.
Détecteurs à ultrasons : avantages et inconvénients
Avantages
Inconvénients
Détection de presque tous les objets, indépendamment de la présence de conditions ambiantes difficiles, de la brillance de l’objet, de la couleur et de la transparence du matériau.
Ne conviennent pas aux matériaux qui absorbent le son (ouate par exemple)
Insensibles à la poussière, l’humidité et la lumière parasite
Ne s’utilisent pas sur des surfaces inclinées
Réflexion parasite minimale par des lobes acoustiques étroits
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Portée élevée jusqu’à 8 m
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Nettoyage automatique par les impulsions ultrasoniques envoyées
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Résolution élevée de l’ordre du millimètre
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Temps de réponse rapide
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Compensation en température
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Sécurité de process élevée
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Installation et mise en service aisées et rapides
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Très bonne suppression de l'arrière-plan
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Détection de présence fiable, même avec des formes d'objet complexes (grilles, ressorts, etc.)
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L’utilisation des détecteurs à ultrasons : à quoi faut-il faire attention ?
Si vous avez choisi le bon détecteur à ultrasons pour votre application, il doit être bien installé dans cette application pour fonctionner au mieux. Lisez cette section brève et concise pour savoir à quoi vous devez faire attention.
Montage de détecteurs à ultrasons
Les détecteurs à ultrasons se montent dans n'importe quelle position si les conditions suivantes sont remplies :
Rien ne se dépose sur la surface acoustique
En cas d’installation de plusieurs détecteurs à ultrasons, il faut observer les distances minimum entre eux (voir notice d'instructions) pour éviter qu’ils aient une influence réciproque et déclenchent des commutations inopinées.
Déviations avec des angles de déviation sonore
Des angles de déviation sonore permettent de dévier le lobe acoustique du détecteur. Plusieurs déviations successives réduisent toutefois la portée des capteurs et sont donc déconseillées.
Influence par les caractéristiques de l’objet
Les matériaux et objets durs et plats sont les mieux adaptés à l’utilisation de détecteurs à ultrasons car ils réfléchissent parfaitement et proprement les impulsions sonores. En présence de quelques caractéristiques de l’objet, il faut toutefois faire attention à plusieurs points si l’on veut utiliser des détecteurs à ultrasons.
Particularité de l’objet
À prendre en compte
Surfaces cylindriques et sphériques (convexes)
La portée maximale du détecteur baisse d’autant plus que l’objet convexe est petit, car chaque élément de la surface dispose d'un angle différent par rapport à l’axe du lobe et la réflexion du lobe acoustique diverge.
Films fins et matériau souple
Les matériaux souples (p. ex. ouate, mousses, grands tissages, films amidonnées)<0,01mm) absorbieren einen großen Teil der Impulsenergie. Daher lassen sie sich schlechter/>ne peuvent pas être détectés par des détecteurs à ultrasons.
Surfaces rugueuses
Les surfaces très accidentées peuvent avoir une influence sur les caractéristiques de palpage du détecteur. Les structures qui sont plus grandes que la longueur d’onde ultrasonique peuvent éventuellement être mal détectées par les détecteurs à ultrasons.
Liquides
Les liquides sans ondes puissantes sont détectés sans problèmes par les détecteurs à ultrasons.
Objets chauds
Les températures très élevées peuvent dévier le lobe acoustique à cause de la convection thermique dans l’air. Dans ce cas, l’écho ne sera plus reçu par le détecteur ou le signal sera affaibli. Tenez compte de la température ambiante stipulée dans la notice d’instructions.
Alternatives aux détecteurs à ultrasons
Pour la détermination de position et la détection de présence, on peut remplacer les détecteurs à ultrasons par des détecteurs optoélectroniques, des détecteurs inductifs (métaux magnétiques seulement) ou encore des détecteurs capacitifs. Pour la mesure de niveau de remplissage, vous pouvez aussi vous servir de nos capteurs de niveau, détecteurs capacitifs, capteurs de pression et détecteurs optoélectroniques.