"Minstingen" en givare för speciella applikationer

2021-10-12

Applikationsrapport från ipf electronic - Noggrann nivåmätning i små öppningar

Ultraljudsgivare i UT12 -serien i ett automatiserat doseringssystem: Givaren ovanför doseringsenheten styr fyllningsnivåerna genom de små flasköppningarna uppifrån. En annan givare med digital utgång används för närvarokontroll. (Alla bilder: ipf electronic)

I automatiska fyllnings- och doseringsprocesser krävs vanligtvis en tillförlitlig kontroll av fyllningsnivåer. Mediet som ska kontrolleras samt själva behållaren utgör hela tiden utmaningar för användaren men kan bemästras med speciella lösningar.

Ett kemiföretag fyller produkter i små glasflaskor i en automatiserad doseringsstation. Flaskorna med små öppningar transporteras till en doseringsenhet och fylls med en exakt mängd av en klar, transparent vätska. Mängden vätska som fylls per i flaskorna måste vara helt identiska. Därför måste varje behållare kontrolleras så att det är korrekt fyllningsnivå före förslutning.

NÄSTAN, MEN INGEN LÖSNING

För denna uppgift testade kunden först en fotocell (sändare / mottagarsystem) som fungerade proportionellt mot täckningen och hade en linjär ljusstråle som skulle detektera nivån genom flaskans glasvägg från sidan. Den transparenta vätskan i den tillät emellertid inte tillräcklig dämpning och gav därför ingen entydig signal. Ljusbrytningar gjorde också en tillförlitlig nivåkontroll svår.

FÖRFRÅGAN – SENSOR OBEROENDE AV MEDIEEGENSKAPER

På grund av de olika utmaningarna beslutade sig kemiföretaget att näste givare måste vara en ultraljudssensor. Fördelen med sådana givare: Med ultraljud kan fyllnadsnivåer i behållare göras nästan helt oberoende av de specifika mediaegenskaperna när nivån registreras. För att kontrollera fyllningsnivån behöver sensorn placeras över flasköppningen, som i detta fall har en diameter på endast 10 mm.

Men inte ens detta löste problemet. Anledningen: en ultraljudsgivare skickar cykliskt en kort, högfrekvent ljudpuls. När denna ljudpuls träffar ett objekt blir det ett eko. Ultraljudsgivarens ljudomvandlare fungerar både som sändare och mottagare. När givaren har skickat ljudpulsen fungerar givaren därför som mottagare under en kort tid. Eftersom hastigheten för ljud i luft är känd kan mätning av tiden från överföring till mottagning av pulsen bestämma avståndet mellan en yta och givaren. Den första ekosignalen utvärderas alltid, dvs signalen från den reflektionsyta som är närmast sensorn, oavsett om det finns ytterligare signaler från mer avlägsna områden.

I samband med det beskrivna praktiska exemplet är ultraljudsgivarens yta och öppningsvinkeln för den utgående ljudkonen avgörande. Eftersom en standard ultraljudsgivare beroende på ultraljudsomvandlarens relativt stor yta, registrerade den resulterande ljudkonen på grund av dess stor öppningsvinkel även kanten på de smala flasköppningarna. Ekosignalen som genererades av flaskans kant var således den första mottagna signalen vilket resulterade i en felaktig nivåmätning. Resultat: Ultraljudsgivaren mäter bara avståndet från sensorn till flaskans kant.

NOGGRANN MÄTNING I SMÅ ÖPPNINGAR

Även om försöken med standardgivare misslyckades, pekade tekniken ändå i rätt riktning.

Slutligen användes en ultraljudssensor från UT12-serien som har en diameter på endast 12 mm.

Serien erbjuder lösningar med en digital utgång för position (UT129520) och varianter med en analog utgång för mätning (t.ex. för nivåkontroll) som UT129021.

EN SERIE FÖR MÅNGA UPPGIFTER

I kemiföretagets fyllningsanläggning installerades UT129021 direkt bakom doseringsenheten för att registrera fyllningsnivån. Den speciella egenskapen hos denna givare är munstycket fäst på sensorhuvudet. Munstycket fokuserar ultraljudet och skapar en nästan linjär ljudkon. Detta minskar öppningsvinkeln för ljudet jämfört med en givare utan munstycke. På detta sätt är det möjligt att ta reda på fyllnadsnivåer i behållare med mycket små öppningar. Den resulterande analoga signalen från givaren utvärderas av styrsystemet. Fördel: Referensvärdet och den tillåtna toleransen kan enkelt ställas in i styrsystemet så att batcher med olika volym kan produceras. Flaskor med för stor eller för liten volym sorteras bort.

En UT129520 med en digital utgång för närvarokontroll är också installerad på själva doseringsenheten för att detektera korrekt position före påfyllningsprocessen.

Ultraljudsgivare i serien UT12 har endast en diameter på 12mm. Ovan UT129520 med digital utgång. Nedan UT129021, som används för nivåkontroll av ett kemiföretag.

Är du intresserad? Kontakta oss!
Vi hjälper dig gärna:

Telefon: +46 708 28 69 10 eller +46 703 09 88 45
E-post: sales@n2automation.se