Ultraschallsensoren

Ultraschallsensoren kommen immer dann zum Einsatz, wenn optische Systeme an ihre Grenzen stoßen. So sind teil- und volltransparente oder extrem dunkle Objekte ebenso problemlos erkennbar, wie Objekte mit reflektierenden Oberflächen oder solche in staubigen, dunstigen oder feuchten Umgebungen.

Flexibel und präzise: Ultraschallsensoren mit einstellbarer Schallkeule

Neue kubische Ultraschallsensoren mit kleinem Blindbereich und drei einstellbaren Schallkeulenbreiten für präzise Schalt- und Messergebnisse

Ultraschallsensoren kommen in vielen Industrien zum Einsatz. Sie erkennen Objekte nahezu unabhängig von ihrer Materialbeschaffenheit. Selbst bei glänzenden, spiegelnden, sehr dunklen oder transparenten Oberflächen sowie bei Flüssigkeiten bewähren sich Ultraschallsensoren und lösen Herausforderungen, bei denen optische Sensoren an ihre Grenzen stoßen.

Die neue Serie 420B umfasst schaltende und messende Ultraschallsensoren in kompakten kubischen Kunststoffgehäusen. Mit den Ultraschalltastern HTU 420B im Standard-Segment mit einem Schaltausgang (Push-Pull) bieten wir eine wirtschaftliche Lösung in schwarzen Kunststoffgehäusen.

Die Ultraschalltaster HTU 420B in roten Gehäusen eignen sich mit IO-Link Schnittstelle und zwei Schaltausgängen für anspruchsvolle Detektionsaufgaben. Die einstellbare Schallkeule ermöglicht einen sehr flexiblen Einsatz der Sensoren und minimiert die Variantenvielfalt in der Anlage: Ein Sensortyp kann für unterschiedliche Anwendungen genutzt werden. Mit einer schmalen Schallkeule lassen sich beispielsweise Füllstände durch kleine Öffnungen hindurch erkennen. Eine breite Schallkeule eignet sich zum Beispiel für eine zuverlässige Detektion von diffus reflektierenden Objekten, wie Produkte mit unebener oder komplexer Oberflächenbeschaffenheit oder Struktur. Ein Unterbrechungsfilter erkennt kurzzeitige Messveränderungen innerhalb eines bestimmten Intervalls durch Störobjekte (z. B. Rührwerke) und kann Störsignale ausblenden. Zwei unabhängige Schaltausgänge ermöglichen eine Überwachung von zwei Positionen oder die Erkennung von zwei Füllstands-Level.

Die Ultraschall-Distanzsensoren DMU 420B mit analogem Ausgang (wahlweise Strom oder Spannung) verfügen ebenfalls über eine IO-Link Schnittstelle und eine einstellbare Schallkeule. Der Signalpegel des Strom- oder Spannungssignals steht dabei in einem proportionalen Verhältnis zum Objektabstand.

Die neuen Sensoren der Serie 420B lösen die Modelle der Serie 420 ab. Sie verfügen bei gleicher oder höherer Reichweite über kleinere Blindbereiche als die Vorgänger-Serie.

Die neuen Sensoren der Serie 420B sind in drei Reichweitenbereichen erhältlich:
10 – 250 mm; 15 – 500 mm sowie 20 – 1.000 mm.

Ebenfalls neu sind die zylindrischen Ultraschallsensoren der Serie 412B. Sie sind auch mit einer einstellbaren Schallkeule und einer IO-Link Schnittstelle ausgestattet und ergänzen das bestehende Sortiment in M12-Gehäusen.

Ihr Nutzen:

Detektion nahezu objekt- und oberflächenunabhängig
Kompakte Ultraschalltaster und Distanzsensoren in einer Serie
Höchste Flexibilität für jede Applikation dank einstellbarer Schallkeule (schmal, mittel, breit)
Überwachung von zwei Positionen oder Füllständen durch zwei Schaltausgänge
Über die IO-Link Schnittstelle können Störobjekte ausgeblendet werden (Unterbrechungsfilter)
Hohe Reichweiten (in drei Bereichen) und kleine Blindbereiche
Installation bei beengten Platzverhältnissen durch kleine Bauform
Einfache Parametrierung über Teach-Taste, IO-Link Schnittstelle oder Teach-Eingang

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Highlights

Flexibel einsetzbar dank einstellbarer Schallkeule

Die Ultraschallsensoren mit IO-Link Schnittstelle sind mit einer einstellbaren Schallkeule ausgestattet. Die Breite der Schallkeule lässt sich an die jeweilige Applikation anpassen. Das sorgt für einen universellen und flexiblen Einsatz der Sensoren und für optimale Schalt- und Messergebnisse. Über die IO-Link Schnittstelle lässt sich die Schallkeule in drei Bereiche einstellen: schmal, mittel oder breit. Schmale Schallkeulen eignen sich beispielsweise für die Füllstandsdetektion durch kleine Behälteröffnungen hindurch, eine breite Schallkeule wird üblicherweise für Detektions- oder Messaufgaben in größeren Bereichen (z. B. bei Schüttgütern) oder bei Objekten mit komplexen Geometrien oder Oberflächen genutzt.

Kleine, kompakte Bauform

Bei Anwendungen mit kleinen Bauräumen kommen häufig kubische Sensoren zum Einsatz. Die neuen messenden und schaltenden Ultraschallsensoren sind mit ihren kompakten Abmessungen (20,5 x 41,0 x 15,0 mm) speziell für Applikationen mit beengten Platzverhältnissen entwickelt.

Applikationen

Füllstandsüberwachung bei unterschiedlich großen Behälteröffnungen

Anforderung:
Nach der Abfüllung soll der Füllstand überprüft werden, um eine Unter- oder Überfüllung zu vermeiden. Die Sensorik soll sowohl für kleine als auch für große Behälteröffnungen eingesetzt werden können.

Lösung:
Die Ultraschalltaster HTU 420B sind mit einer einstellbaren Schallkeule ausgestattet. Je nach Anwendung kann eine schmale, eine mittlere oder eine breite Schallkeule ausgewählt werden. Das ermöglicht einen flexiblen Einsatz der Sensoren und reduziert die Variantenvielfalt in der Anlage.

Überwachung des Rollendurchmessers

Anforderung:
Der Durchmesser von Rollenware soll permanent erfasst werden, um die Verfügbarkeit des Rollenmaterials sicherzustellen und einen rechtzeitigen Austausch zu gewährleisten. Auch transparente, glänzende, bunte, schwarze oder metallisierte Materialien sollen vom Sensor zuverlässig erkannt werden.

Lösung:
Die Ultraschall-Distanzsensoren der Serie DMU 420B liefern ein kontinuierliches analoges Ausgangssignal (wahlweise Strom oder Spannung) an die Maschinensteuerung. So kann ein Austausch der Rolle rechtzeitig erfolgen.

Übersicht Ultraschallsensoren

Parameter	HTU420B	DMU420B	HTU412B	DMU412B
Betriebsreichweite	10 – 250 mm 15 – 500 mm 20 – 1000 mm	10 – 250 mm 15 – 500 mm 20 – 1000 mm	15 – 500 mm	15 – 500 mm
Ansprechzeit	< 25 ms < 40 ms < 60 ms	< 25 ms < 40 ms < 60 ms	< 25 ms	< 25 ms
Wiederholgenauigkeit	0,5 mm	0,5 mm	0,5 mm	0,5 mm
Messgenauigkeit	-	2 %	-	2 %
Hysterese	4 %	4 %	4 %	4 %
Bedienung	Teach-Button, Teach-In, IO-Link	Teach-Button, IO-Link	Teach-In, IO-Link	Teach-In, IO-Link
Schaltausgänge	1/2	1	1/2	1
Analogausgang	-	Strom/Spannung	-	Strom/Spannung
IO-Link	V1.1	V1.1	V1.1	V1.1
Anschlussart	M8 (Metall)	M8 (Metall)	M12	M12
Gehäuseabmessungen	20,5 mm x 41 mm x 15 mm	20,5 mm x 41 mm x 15 mm	M12 x 50 mm	M12 x 50 mm
Temperaturbereich	- 25°C … + 65°C	- 25°C … + 65°C	- 25°C … + 65°C	- 25°C … + 65°C
Schutzart	IP 67	IP 67	IP 67	IP 67
Einstellbare Ultraschallkeule	Ja (Modelle mit IO-Link)	Ja	Ja	Ja

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Kompakte Ultraschallsensoren für herausfordernde Anwendungen

Neue schaltende und messende Ultraschallsensoren in zylindrischer Form

Ultraschallsensoren sind Problemlöser für schwierige Detektions- und Messaufgaben. Sie kommen immer dann zum Einsatz, wenn die Bedingungen für optische Sensoren nicht optimal sind. Beispielsweise bei der Erfassung von Objekten mit schallreflektierenden Oberflächen oder in rauen, staubigen oder dunstigen Produktionsumgebungen.

Die Ultraschalltechnologie sorgt für einen breiten Einsatzbereich in vielen Industrien: Ein Ultraschallsensor sendet einen Schallimpuls aus und misst die Zeit, bis der von einem Objekt reflektierte Schallimpuls zurück zum Sensor gelangt. Über das Prinzip der Laufzeitmessung lässt sich die Distanz zum Objekt präzise berechnen. Die Ultraschallwellen werden vom Objekt reflektiert, und das völlig unabhängig von der Art der Oberfläche. Deshalb stellen schallreflektierende Materialien – glänzend oder spiegelnd, transparent oder sehr dunkel – kein Problem für eine zuverlässige Detektion dar. Auch Produkte mit schwierig zu erfassenden Geometrien oder Füllstände von Flüssigkeiten, Pulvern oder Granulaten lassen sich mit Ultraschallsensoren berührungslos und sehr präzise überprüfen.

Die neuen zylindrischen Ultraschallsensoren in robusten Metallgehäusen eignen sich besonders gut für Anwendungen in der Verpackungs- oder Automobilindustrie. Die kompakten Ultraschallsensoren HTU 208 für die Objekterkennung zeichnen sich durch eine sehr schmale Bauform (M8 Gewindehülse) aus. Sie können auch in beengten Produktionsumgebungen montiert werden und erfassen Füllstände mit einer schmalen Schallkeule auch durch sehr kleine Behälteröffnungen hindurch. Die Taster HTU 212 in der nächstgrößeren Bauform (M12) kommen bei beengten Umgebungsbedingungen zum Einsatz, wenn eine höhere Reichweite erforderlich ist. Die schaltenden Ultraschalltaster HTU 218 (M18) sind dank einer IO-Link Schnittstelle besonders einfach zu parametrieren.
Die messenden Ultraschall-Distanzsensoren der Serie DMU 218 mit Analogausgang sind für eine präzise Abstandsmessung entwickelt. Für Betriebsreichweiten bis zu 6 Meter sorgen die schaltenden und messenden Ultraschallsensoren mit der Bauform M30. Eine IO-Link Schnittstelle ermöglicht eine einfache und schnelle Bedienung der Sensoren.

Ihr Nutzen

Zuverlässige Erfassung von Flüssigkeiten und festen Objekten mit schallreflektierenden Oberflächen
Auch in rauen Umgebungsbedingungen einsetzbar: Ultraschallsensoren arbeiten unabhängig von Dampf, Feuchtigkeit, Staub oder Fremdlicht
Höchste Flexibilität für Ihre Applikation: mit 4 verschiedenen Baugrößen (M8, M12, M18, M30) und Betriebsreichweiten zwischen 0,1 m und 6 m
Flexibler Einsatz durch schaltende und messende Varianten in einer Serie
Objekterkennung und Anwesenheitskontrolle mit schaltenden Ultraschalltastern (HTU)
Abstandsmessung mit Ultraschall-Distanzsensoren mit Analogausgang (DMU)
Einsatz auch bei beengten Platzverhältnissen durch kurze Baulänge
Robustes Metallgehäuse
Die Sensoren sind staubdicht und erreichen die Schutzart IP 67
Einfache und schnelle Bedienung der Sensoren mit IO-Link Schnittstelle

Highlights

Erfassung von glänzenden, spiegelnden, transparenten oder dunklen Objekten

Die Ultraschalltechnologie zeichnet sich dadurch aus, dass Objekte unabhängig von deren Oberfläche erfasst werden. Die neuen Ultraschallsensoren erkennen feste, flüssige, pulverförmige oder granulare Produkte sehr zuverlässig.

Spezialist für beengte Platzverhältnisse und kleine Behälteröffnungen

Die kompakten Ultraschallsensoren HTU208 sind mit der M8-Baugröße für den Einsatz in kleinen Bauräumen entwickelt. Die schaltenden Sensoren zeichnen sich durch eine besonders schmale Schallkeule aus und detektieren Füllhöhen auch bei Behältern mit kleinen Öffnungen.

Einfache Anbindung an ein Automatisierungssystem über IO-Link

Die Einstellung der neuen Ultraschallsensoren der Baureihe HTU200 und DMU200 erfolgt wahlweise Remote durch Teach über Leitung oder – ganz komfortabel – per IO-Link. Über IO-Link lassen sich Sensoren einfach an ein Automatisierungssystem anbinden. Diese Form der Automatisierung vereinfacht die Integration und hilft dabei Stillstandszeiten in der Produktion so gering wie möglich zu halten. Die neuen kompakten und robusten Ultraschallsensoren lassen sich über IO-Link parametrieren, betreiben und warten (Condition Monitoring).

Den Prozess im Blick: mithilfe des internen Objektzählers und Diagnosedaten wie z. B. Temperatur (Predictive Maintenance)
Echtzeit-Signalinformation und Diagnose
Präzise Messwertausgabe auch bei Geräten mit digitalem Schaltausgang

Applikation

Füllstandsüberwachung von Schüttgut

Anforderung:
Bei der Abfüllung von granularen Schüttgütern sollen Füllstände zuverlässig erkannt werden. Staubige Umgebungsbedingungen bei der Abfüllung von Granulaten oder Pulvern dürfen die Detektion nicht beeinflussen.

Lösung:
Die neuen Ultraschallsensoren der Baureihe 218, verfügbar mit gestaffelten Reichweiten, eignen sich gut für die Füllstandsüberwachung in staubiger Umgebung. Dank des großen Erfassungsbereichs der Ultraschallkeule erfolgt eine zuverlässige Füllstandsüberwachung, auch bei granularen Objekten. Ein schaltender Ultraschallsensor HTU218 erfasst die Obergrenze der Befüllung. Alternativ kann ein messender Distanzsensor eingesetzt werden. Er ist für eine kontinuierliche Füllstandsüberwachung über die Ausgabe eines Analogwerts (über Strom oder Spannung) ausgelegt.

Füllstandsüberwachung bei Behältern mit kleiner Öffnung

Anforderung:
Auf einer Abfülllinie soll der Füllstand durch eine sehr schmale Behälteröffnung hindurch erfasst werden.

Lösung:
Der neue kompakte Ultraschallsensor HTU208 in der Bauform einer M8 Gewindehülse verfügt über eine sehr schmale Schallkeule und ermöglicht dadurch die Füllstandsüberwachung durch sehr kleine Behälteröffnungen hindurch.

Stapelhöhenüberwachung mit Ultraschalldistanzsensor

Anforderung:
In einer Kartoniermaschine soll der Füllstand eines Faltschachtelmagazins überwacht werden. Die Kartonage kann dabei unterschiedliche Farben, Oberflächenbeschaffenheiten und Perforationen aufweisen. Die Detektion soll daher möglichst Material- und Oberflächenunabhängig erfolgen.

Lösung:
Die Ultraschallsensoren der Serie DMU200 eigenen sich durch die Erfassung über die Ultraschallkeule sehr gut für die Distanzmessung unabhängig von Material und Oberfläche der Kartonage. Dank der breiten Schallkeule sind auch Ausstanzungen in der Kartonage kein Problem.

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Schlaufenregelung in der Automobilindustrie

Anforderung:
In einer Schneideanlage in der Automobilindustrie muss der Schneideprozess vom Bandtransport entkoppelt werden. Der Durchhang der Bandschlaufe soll kontaktlos bestimmt werden, um der Regelung die nötigen Messwerte zur Bestimmung der Abzugsgeschwindigkeit zu übermitteln.

Lösung:
Die messenden Ultraschallsensoren der Serien DMU218 oder DMU230 mit verschiedenen Reichweiten und robustem Metallgehäuse eignen sich für die Durchhangkontrolle. Sie sind mit analogem Strom- oder Spannungsausgang und IO-Link Schnittstelle verfügbar.

Überwachung des Durchmessers von Rollengütern

Anforderung:
Verpackungsmaterial, Etiketten oder Folien in verschiedenen Farben und Materialien werden auf Rollen bereitgestellt. Um ein gleichmäßiges Abrollen des Rollenguts sicherzustellen, wird die Achse motorisch angetrieben. Der Rollendurchmesser muss kontinuierlich überwacht werden, um die Verfügbarkeit und den rechtzeitigen Austausch der Rollenware sicherzustellen.

Lösung:
Die neuen distanzmessenden Ultraschallsensoren der Serie DMU218 liefern ein analoges Ausgangssignal in Relation zum Rollendurchmesser an die Steuerung. Dadurch kann rechtzeitig erkannt werden, wann die Rolle getauscht werden muss.

Hohe Flexibilität für Ihre Applikation durch viele Varianten

Das neue Sensorportfolio umfasst schaltende und messende Ultraschallsensoren in unterschiedlichen Baugrößen, mit verschiedenen Reichweiten und Schaltausgängen. Einige Varianten sind mit einer IO-Link Schnittstelle ausgestattet und ermöglichen eine besonders einfache und schnelle Bedienung.

Schaltende Ultraschallsensoren:

HTU 208 (4 Varianten)
HTU 212 (8 Varianten)
HTU 218 (6 Varianten)
HTU 230 (2 Varianten)

Messende Ultraschallsensoren:

DMU 218 (4 Varianten)
DMU 230 (4 Varianten)

Technische Eigenschaften

Merkmal	HTU 208	HTU 212	HTU 218 DMU 218	HTU 230 DMU 230
Werkstoff Gehäuse	Messing (vernickelt)	Messing (vernickelt)	Messing (vernickelt)	Messing (vernickelt)
Betriebsreichweite	20 - 100 mm	20 - 200 mm 40 - 400 mm	80 - 800 mm 150 - 1500 mm	300 - 3000 mm 600 - 6000 mm
Schaltfrequenz	20 Hz	20 Hz 10 Hz	5 Hz	3 Hz 2 Hz
Ansprechzeit	25 ms	25 ms 50 ms	100 ms	166 ms 250 ms
Umgebungstemperatur Betrieb	0 - 50°C	-25 - 70°C	-25 - 70°C	-25 - 70°C
IO-Link	-	-	V1.1 (COM2)	V1.1 (COM2)
Bedienung	Teach über Leitung	Teach über Leitung	Teach über Leitung IO-Link	IO-Link
Schaltausgang	PNP, NPN	PNP, NPN	PNP Push-Pull (IO-Link)	Push-Pull (IO-Link)
Analogausgang	-	-	Strom (4 … 20mA) Spannung (0 … 10V)	Strom (4 … 20mA) Spannung (0 … 10V)
Schutzart	IP67	IP67	IP67	IP67
Zertifizierung	CE, UL, UKCA, China RoHS	CE, UL, UKCA, China RoHS	CE, UL, UKCA, China RoHS	CE, UL, UKCA, China RoHS
Anschluss	M8 (4Pin)	M12 (4Pin)	M12 (4Pin)	M12 (4Pin)