СЕРВИС ПО ВЫБОРУ ДАТЧИКОВ

Руководство к выбору ультразвуковых датчиков по параметрам и цене.

28.07.2022

Редактор

Руководство к выбору ультразвуковых датчиков по параметрам и цене.

Сервис на нашем сайте  https://www.sesese.org/Home/Table?id=45
предназначен широкому кругу пользователей :
- инженерам-конструкторам электрооборудования,
- инженерам по автоматизации,
- менеджерам по закупу-продаже устройств автоматики,
- специалистам по контролю цен,
- всем, желающим углубить свои познания в автоматике и применении ультразвуковых датчиков.

Наш сервис предлагает выбор ультразвуковых датчиков универсального назначения. Датчики работают на ультразвуковом принципе измерения расстояния. По существу, это ультразвуковые дальномеры - приборы, вычисляющие дистанцию от датчика до объекта через измерение времени, затраченное ультразвуковым импульсом для достижения объекта и возврат отражённого сигнала назад к датчику.

Универсальными датчиками, приведёнными в нашей базе данных, можно решить широкий круг задач автоматизации в отраслях : в промышленности, в сельском хозяйстве, в складском хозяйстве, на транспорте, в быту и т.д.
В нашем сервисе представлено около 1 000 ультразвуковых универсальных датчиков, которые покрывают рабочие дистанции от нескольких миллиметров до 10 000 mm.

Универсальные ультразвуковые датчики, в основном, предназначены для работы в обычной воздушной среде с давлением воздуха, не сильно отличающимся от нормального. Некоторые ультразвуковые датчики могут работать в воздушной среде с примесями химически агрессивных веществ, при этом такие датчики имеют особые покрытия на внешних поверхностях.

Некоторые ультразвуковые датчики допускают применение в среде с избыточным давлением или допускают применение во взрывоопасной среде, при этом такие возможности особо оговариваются производителями датчиков.

Наш сервис не рассматривает, не учитывает следующие ультразвуковые приборы :
- ультразвуковые расходомеры и вискозиметры,
- ультразвуковые датчики неразрушающего контроля материалов и толщиномеры,
- эхолоты для контроля за объектами в водоёмах,
- медицинские ультразвуковые диагностические устройства,
- ультразвуковые датчики для измерения дистанций порядка нескольких микрон,
- ультразвуковые датчики вилочнообразной конструкции,
- ультразвуковые приборы для 3-х мерных измерений,
- пьезоэлектрические и электростатические чувствительные элементы в виде отдельных приборов.

Преимущества ультразвуковых датчиков (дальномеров) по сравнению, например, с индуктивными и оптическим датчиками :
- ультразвуковые датчики не требуют прозрачности среды, как оптические датчики; ультразвуковые датчики надёжно обнаруживают объект даже в средах с сильной запылённостью или сильной задымлённостью;
- ультразвуковые датчики надёжно обнаруживают твёрдые, жидкие, сыпучие, пористые объекты; при этом, цвет, блеск,
прозрачность объекта не важны;

- ультразвуковые датчики имеют существенно большие рабочие дистанции, чем индуктивные датчики.

Особенности ультразвуковых датчиков :

- как правило, ультразвуковые датчики уступают по быстродействию как оптическим, так и индуктивным датчикам;
- ультразвуковой луч обычно имеет большее сечение, чем, например, лазерный луч. Диаграмма направленности ультразвукового луча охватывает заметно большее пространство, чем диаграмма лазерного луча или, чем диаграмма узкого оптического нелазерного луча.
Эти обстоятельства следует учитывать инженерам.

Наш сервис предлагает выбор, примерно, из 1 000 типоразмеров ультразвуковых датчиков 8-ми производителей :

- Сенсор, Екатеринбург                https://sensor-com.ru
- СКБ Индукция, Челябинск          https://skbind.ru

- Теко, Челябинск                           https://teko-com.ru
- Balluff, Германия                         https://www.balluff.com/ru-ru
- ifm electronic, Германия             https://www.ifm.com
- microsonic, Германия                 https://www.microsonic.de
- Pepperl+Fuchs, Германия          https://www.pepperl-fuchs.ru
- PIL sensoren, Германия              https://www.pil.de/en

Из них два производителя (microsonic, PIL sensoren) специализируются исключительно на ультразвуковых датчиках.

В нашем сервисе представлены почти все серийные ультразвуковые датчики вышеназванных производителей, обозначенные на сайтах производителей на период октябрь-ноябрь 2021 года.

Вышеназванными компаниями далеко не исчерпывается перечень компаний-производителей, компаний-продавцов универсальных ультразвуковых датчиков в мире. Ниже неполный список иных компаний, так же предлагающих на своих сайтах универсальные ультразвуковые датчики :

Banner                         https://www.bannerengineering.com            
Baumer                        https://www.baumer.com
Carlo Gavazzi              https://gavazziautomation.com
Data Logic                   https://www.datalogic.com
di-soric  (SNT sensortechnik)   https://www.di-soric.com
ipf electronic                https://www.ipf-electronic.de/en
Keyence                       https://www.keyence.com    
Leuze electronic          https://www.leuze.com                                                          
Massa                          https://www.massa.com        
MaxBotix                      https://www.maxbotix.com
Micro Detectors           https://www.microdetectors.com
Migatron                       https://www.migatron.com    
Omron                          https://www.ia.omron.com/products/category/sensors/ultrasonic-sensors
Rockwell Automation    https://www.rockwellautomation.com/en-no/products/hardware/allen-bradley/sensors-and-switches/presence-sensors/ultrasonic-sensors.html

Senix                             https://senix.com                  
Sensopart                     https://www.sensopart.com

Takenaka                      https://www.takex-elec.co.jp/en/product/category/67/series/353
Telemecanique             https://tesensors.com/fi/en/products/ultrasonic-sensors?range=519
Turck                            https://www.turck.de/de
Sick                              https://www.sick.com
WayCon                       https://www.waycon.biz
Wenglor                       https://www.wenglor.com/en


Иллюстрированные варианты применения ультразвуковых датчиков можно увидеть на этих страницах производителей :
https://www.microsonic.de/en/support/ultrasonic-technology/principle.htm                                                      
https://www.baumer.com/ch/en/product-overview/distance-measurement/ultrasonic-distance-sensors/c/290
https://www.pepperl-fuchs.com/russia/ru/classid_182.htm

Рекомендации пользователям нашего сервиса.
1).Рекомендация инженеру.
Перед началом поиска нужного датчика рекомендуется достаточно подробно, достаточно чётко понять физическую задачу, которую потребитель желает решить при помощи ультразвукового датчика. «Понять» физическую задачу означает описать задачу численно в тех параметрах, которые поясняются в пунктах «3)» и далее.
(Например, желательно чётко представлять в задаче : рабочую дистанцию, точность, быстродействие, требования к габаритам корпуса и материалам корпуса датчика, в каком виде потребитель хочет получить полезный сигнал на выходе датчика, допустимые температуры окружающей среды, степень герметичности корпуса и т.д.).

Численно описав задачу, пользователь сможет грамотно подобрать датчик и рассмотреть разные по цене варианты.

2).Рекомендация менеджеру, специалисту по закупку, контролёру закупочных цен.
Нашим сервисом можно воспользоваться, чтобы оценить адекватность цены, которую менеджер, к примеру, планирует заплатить за какой-либо ультразвуковой датчик. Для этого менеджеру следует запросить технические параметры датчика-«кандидата» у предполагаемого продавца-«кандидата». Затем, с помощью нашего сервиса менеджеру следует найти несколько, аналогичных по параметрам, датчиков, которые, скорее всего, имеются в нашем сервисе. Найдя датчики-аналоги через наш сервис, менеджер сможет адекватно сравнить цены. Правильнее будет не ограничиваться изучением возможностей лишь одного производителя.

3).Начало измерения, конец измерения.
Как правило, производитель обозначает рабочую зону для нормальной работы ультразвукового датчика: "начало измерения … конец измерения". Если объект расположить ближе, чем "начало измерения" (то есть в "мёртвой" зоне), то, почти однозначно, датчик не сможет обнаружить объект и не сможет вычислить расстояние до объекта. Если объект расположить от датчика дальше, чем "конец измерения", то датчик так же вряд ли сможет вычислить расстояние объекта.

Кроме того, обычно производители на диаграмме направленности ультразвукового луча обозначают размеры объекта. Объекты таких размеров или объекты большего размера будут уверенно детектироваться датчиком. Если размер объекта заметно меньше размера, обозначенного на диаграмме, то вполне вероятен случай, что датчик не сможет обнаружить чрезмерно малый объект. Однако, это можно выяснить дополнительно, например, у производителя или грамотного продавца. А так же : если отражательная способность объекта низкая, т.е. объект сильно рассеивает ультразвуковой сигнал, то снова вероятен случай, когда датчик не сможет обнаружить этот объект.
В этих двух случаях возможно лишь приближать объект к датчику так, чтобы датчик уверенно обнаруживал объект на меньшей дистанции.

4).Разрешение, точность.
Точность в миллиметрах – численный параметр, показывающий, с какой точностью датчик измеряет расстояние до объекта за период 8-часового теста при температуре 23 + 5 °C и при номинальном напряжении питания. Другими словами, это разброс показаний датчика (за вышеуказанное время при вышеназванной температуре), когда действительное расстояние между датчиком и объектом неизменно. (Следует отметить, что у разных производителей существуют заметно различающиеся толкования параметра "точность".)
Разрешение в миллиметрах – численный параметр, показывающий наилучшую, предельную точность при стабильных внешних условиях. Другими словами, это то наименьшее перемещение объекта, которое ещё способен обнаружить датчик в своём выходном сигнале в условиях стабильной температуры, стабильной влажности воздуха, отсутствия движения воздуха, отсутствия изменений в давлении воздуха, при стабильном электропитании. В реальности же влияние этих внешних факторов всегда имеется, поэтому разрешение есть лишь предельный, теоретический параметр.

Довольно редко производители приводят в абсолютных цифрах сразу оба параметра разрешение и точность.
н.д. – «нет данных», означает, что производитель не привёл этот параметр.

5).Регулировка ширины луча.
В автоматизации встречаются самые разные задачи для ультразвуковых датчиков, требующие иногда узкого, иногда широкого луча. Например, иногда невозможно предположить в какой части контролируемого пространства появится объект, поэтому нужно контролировать максимально возможный объём пространства. Для обнаружения объекта в максимально большой зоне пространства желателен широкий луч. Напротив, для исключения «задевания» луча за соседние посторонние объекты желательно, чтобы луч распространялся как можно компактнее, ýже. Например, задача определения уровня жидкости в сосуде с узкой горловиной : ультразвуковой луч должен пройти через эту горловину, не задевая горловину.

Некоторые ультразвуковые датчики имеют регулировку ширины луча : узкий / средний / широкий; или : узкий / широкий. Если производитель ультразвукового датчика предусматривает такие регулировки ширины луча, то, как правило, производитель указывает это на диаграммах направленности луча. Например, на странице    https://www.sntag.ch/index.php/englisch    поясняется физика процесса, имеются иллюстрации ультразвуковых лучей различной ширины.

6).Габариты корпуса.
Корпуса, близкие по форме к параллелепипеду («прямоугольные» корпуса) :
12x40x23; 40x40x40  и т.д.
Корпуса, близкие по форме к цилиндру с гладкой наружной поверхностью :     Ø18, L60; Ø40, L99  и т.д.
Корпуса, близкие по форме к цилиндру с резьбовой наружной поверхностью : M12, L70; G1(34 mm), L116  и т.д.

7).Материал корпуса.
Речь идёт об основных конструкционных материалах корпуса датчика. Здесь речь не касается материалов, находящихся на излучающей, чувствительной поверхности датчика. Эти сведения могут быть существенными, когда необходимо применить ультразвуковой датчик с такими материалами внешних поверхностей, которые стойки к влиянию окружающей среды.

У производителей датчиков, у инженерных компаний общедоступны сведения, обычно в табличном виде, по которым можно выяснить устойчивость какого-либо материала к какому-либо веществу. Например, имеются разнообразные сведения здесь:
https://rusautomation.ru/articles/khimicheskaya-stoykost/
https://rusautomation.ru/articles/khimicheskaya-soprotivlyaemost-materialov/
https://rusautomation.ru/articles/stoykost-materialov-k-khimicheskim-smesyam/

8).Материал чувствительной поверхности.
Речь идёт о материалах, находящихся на излучающей, чувствительной поверхности датчика. А так же смотрите пункт «7)» выше.
н.д. – «нет данных», означает, что производитель не привёл этот параметр.

9).Регулирующие кнопки или потенциометры на корпусе.
С помощью регулирующих элементов (кнопка, потенциометр), выведенных на корпус датчика и обычно герметизированных, может осуществляться регулировка эксплуатационных характеристик ультразвукового датчика : рабочая дистанция, чувствительность датчика, тип выходного сигнала и т.д. Некоторые датчики не имеют никаких встроенных регулировок. Некоторые датчики регулируются посредством интерфейса : смотрите пункт «15)» ниже.

10).Количество проводов или контактов (на выходе датчика).
Через контакты встроенного разъёма или встроенный кабель осуществляются :
- электропитание,
- вывод полезного сигнала.
В зависимости от типа ультразвукового датчика через контакты встроенного разъёма или через встроенный кабель могут осуществляться :
- получение полезного сигнала посредством интерфейса того или иного стандарта,
- настройка датчика посредством интерфейса,
- синхронизация датчика.

11).Кабель / разъём / клеммы
      (встроенные в датчик).

Разъём M8, разъём M12 : это общепринятые обозначения часто используемых малогабаритных резьбовых разъёмов.

Разъём C723 : это 7-ми или 8-ми контактный малогабаритный разъём. Его использует производитель датчиков PIL sensoren.
Разъём V95 : это 5-ти контактный малогабаритный резьбовой разъём, тип "7/8". Его использует производитель датчиков Pepperl+Fuchs.
Разъём V7 : это 7-ти контактный малогабаритный резьбовой разъём. Его использует производитель датчиков Pepperl+Fuchs.
Клеммы : датчик имеет на выходе встроенные винтовые клеммы для подсоединения внешнего кабеля.
Кабель : датчик имеет встроенный кабель и производитель не приводит длину кабеля.
Кабель и разъём М12 : датчик имеет встроенный кабель, оканчивающийся разъёмом М12. Производитель не приводит длину кабеля.
Кабель 0,2m и разъём M8 : датчик имеет встроенный кабель длиной 0,2 m, оканчивающийся разъёмом М8.
          Аналогично с кабелями иной длины и иными разъёмами.    
Кабель 2m : датчик имеет встроенный кабель длиной 2 m.
           Аналогично с кабелями иной длины.

12). Бинарный выход (датчика).
В этом разделе перечисляются общепринятые бинарные выходы, а так же выходы, функционально близкие к бинарным.
Нет : означает, что некоторый конкретный датчик не имеет ни одного бинарного выхода. Однако, датчик может иметь иные типы выходов, названные ниже в разделах «13)», «14)», «15)».
PNP, 2PNP, 3PNP : датчик имеет один, два, или три бинарных выхода PNP.
NPN, 2NPN : датчик имеет один или два бинарных выхода NPN.
PNP/NPN : у датчика один бинарный выход, который можно настроить как PNP или NPN.
2PNP/NPN : у датчика два бинарных выхода, которые можно настроить как PNP или NPN.
push-pull : у датчика один бинарный универсальный выход.
2push-pull : у датчика два бинарных универсальных выхода.
frequency PNP : датчик имеет частотный выход PNP. Частота выходного сигнала находится в некоторой функциональной зависимости от расстояния до объекта.
frequency NPN : датчик имеет частотный выход NPN. Частота выходного сигнала находится в некоторой функциональной зависимости от расстояния до объекта.
frequency push-pull : датчик имеет частотный выход push-pull. Частота выходного сигнала находится в некоторой функциональной зависимости от расстояния до объекта.
relay output : датчик на выходе имеет реле. Мощность, коммутируемая таким реле, обычно заметно больше, чем мощность транзисторных выходов PNP, NPN, push-pull.
3relay output : датчик на выходе имеет три реле. Мощность, коммутируемая такими реле, обычно заметно больше, чем мощность транзисторных выходов PNP, NPN, push-pull.
PWM output (PNP) : на выходе датчика имеется широтно-импульсно-модулированный сигнал, который находится в некоторой функциональной зависимости от расстояния до объекта.

13).Аналоговый выход токовый.
Нет : означает, что данный конкретный датчик не имеет токового выхода.
Выходные 0-20 mA или 4-20 mA : ток на выходе датчика пропорционален расстоянию до объекта, т.е. больше расстояние - больше ток. Иногда, возможна обратная настройка в датчике, когда больше расстояние - меньше ток.

14).Аналоговый выход вольтовый.
Нет : означает, что некоторый конкретный датчик не имеет вольтового выхода.
Выходные  0…10V, 0,5…4,5V или 2…10V : напряжение на выходе датчика пропорционально расстоянию до объекта, т.е. больше расстояние - больше напряжение. Иногда, возможна обратная настройка в датчике, когда больше расстояние - меньше напряжение.

15).Интерфейс.
Нет : означает, что некоторый конкретный датчик не имеет интерфейсов, перечисленных
ниже. Однако, для создания полезной информации тот же датчик может иметь на выходе бинарные сигналы или аналоговые сигналы.
teach-in : используется для дистанционной настройки ("обучения") датчика через соответствующий контакт разъёма или кабеля. Алгоритм настройки может быть весьма специфичен в зависимости от производителя датчика. Алгоритм настройки может предполагать или может не предполагать применения дополнительного устройства-программатора.
синхронизация : используется для согласования во времени работы нескольких ультразвуковых датчиков, расположенных поблизости друг от друга, для исключения взаимовлияния.
IO-Link : неадресуемый интерфейс для двунаправленной связи между IO-Link датчиком и системой управления (программатором, контроллером, компьютером и т.д.). Интерфейс может использоваться, в зависимости от типа датчика, как для передачи измерительного сигнала от датчика, так и для передачи в датчик сигналов настройки и программирования.
RS 232 : интерфейс для связи между датчиком и системой управления. Интерфейс может использоваться, в зависимости от типа датчика, как для передачи измерительного сигнала от датчика, так и для передачи в датчик сигналов настройки и программирования.
RS 485 : интерфейс для связи между датчиком и системой управления. Интерфейс может использоваться, в зависимости от типа датчика, как для передачи измерительного сигнала от датчика, так и для передачи в датчик сигналов настройки и программирования.
serial : интерфейс для связи между ультразвуковым датчиком и программатором.
echo-signal : тип выходного сигнала ультразвукового датчика. Представляет собой электрический импульс, который формируется датчиком в момент, когда датчик получил отражённый от объекта ультразвуковой сигнал.
specific PIL : специфичный электрический сигнал об измеренной дистанции до объекта, который от ультразвукового датчика производителя PIL sensoren поступает на усилитель производителя PIL sensoren.
physical LIN interface, UART 3.3V : интерфейс для передачи измерительного сигнала и программирования между ультразвуковым датчиком и системой управления.

16).Напряжение питания (ультразвуковых датчиков).
В нашем сервисе можно выбрать ультразвуковые датчики со следующими вариантами напряжений.
- Датчик питается только напряжением постоянного тока :

2,5...5 VDC / 8...18 VDC
9…30 VDC
10…30 VDC
12…30 VDC
15…30 VDC
17…30 VDC
18…30 VDC
19…30 VDC
19,2…28,8 VDC
20…30 VDC

- Датчик питается только напряжением переменного тока :

90…140 VAC

- Датчик может питаться как напряжением постоянного тока, так и напряжением переменного тока :

10...253 VDC / 20...253 VAC
22…253 V AC/DC

17).Взрывобезопасность.
Не нормируется : означает, что данный датчик не предназначен для работы в какой-либо взрывоопасной зоне. Датчик имеет общемашиностроительное исполнение.
ATEX : означает, что датчиком выполняются нормативно-технические требования взрывобезопасности ATEX. Датчик может работать во взрывоопасной среде, которая соответствует нормам ATEX.

18).Быстродействие: частота переключений, Hz.
Указана частота в герцах : означает максимальную частоту в герцах выходного бинарного сигнала датчика, когда датчик успевает отреагировать на колебания расстояния между датчиком и объектом. Обычно такой параметр приводится производителем для датчика, у которого имеется выходной бинарный сигнал.

н.д. – «нет данных», означает, что производитель не привёл этот параметр.

19).Быстродействие: задержка отклика, ms.
Указана задержка в миллисекундах : означает разницу во времени в миллисекундах между моментом изменения положения объекта и моментом появления измерительного сигнала на выходе датчика. Обычно такой параметр приводится производителем для датчика, у которого имеется аналоговый или цифровой измерительный сигнал на выходе.
н.д. – «нет данных», означает, что производитель не привёл этот параметр.

20).Индикаторы на корпусе.
LED : датчик имеет встроенные точечные или 7-сегментные индикаторы. Алгоритм свечения индикаторов существенно отличается у разных датчиков разных производителей. Возможные варианты свечения/информирования : датчик верно подключён к электропитанию, датчик обнаружил объект, датчик неуверенно обнаружил объект, отображение измеренной датчиком дистанции в абсолютной величине, вспомогательная индикация при настройке датчика и т.д.
нет : индикаторы на корпусе датчика отсутствуют.
н.д. – «нет данных», означает, что производитель не привёл сведений.

21).Защита корпуса (степень герметичности корпуса).
У разных производителей имеются различия в понимании степеней герметичности корпуса. Примерно, следует понимать так.
IP54 – корпус защищён от водных капель.
IP65 – корпус защищён от падающих под любым углом водных капель.
IP66 – корпус защищён от мелких водных капель (брызг).
IP67 – устройство выдерживает погружение в воду на глубину 1 метр на 30 минут.
IP68 – устройство выдерживает погружение в воду на глубину 1 метр на 24 часа.
IP69K – устройство выдерживает обработку корпуса струями воды определённого давления по определённой цикло-временной методике.

При выборе датчика для ответственного применения рекомендуется уточнять у конкретного производителя, что производитель гарантирует под конкретным параметром «IP … ».

22).Рабочие температуры.
Предложены на выбор 13-ть температурных диапазонов для продолжительной работы ультразвукового датчика.

23).Повышенная стойкость корпуса к химическим воздействиям.
Нет : ультразвуковой датчик не предназначен для работы в зонах, где имеются агрессивные химические воздействия. Датчик имеет общемашиностроительное исполнение.
Да : ультразвуковой датчик может работать в зонах, где имеются агрессивные химические воздействия. Однако, следует уточнять стойкость внешних поверхностей данного датчика к конкретным агрессивным веществам, имеющимся в задаче потребителя.

24).Допуск к избыточному давлению измеряемой среды.
Нет : ультразвуковой датчик не предназначен для работы в зонах, где имеется како-либо избыточное давление. Датчик предназначен лишь для зон, где давление воздуха близко с нормальному атмосферному.

6 bar : ультразвуковой датчик может работать в зонах с избыточным давлением до 6 bar.

Следует учитывать, что при повышении давления заметно увеличиваются рабочие дистанции датчика из-за изменения скорости
ультразвуковой волны в среде повышенного давления.

25).Теоретическая наработка на отказ, MTTF, лет.
Некоторые производители приводят этот расчётно-теоретический параметр в годах, принятый в англоязычной технической литературе. Параметр не учитывает старение элементов изделия, которое может быть весьма ощутимым, например, при значительном повышении окружающей температуры.
н.д. – «нет данных», означает, что производитель не привёл этот параметр.

26).Масса, g.
Масса изделия в граммах
н.д. – «нет данных», означает, что производитель не привёл этот параметр.

27).Ориентировочная цена euro, без НДС.
Указываются округлённые, ориентировочные цены на большинство изделий. Цены взяты :
- с сайтов производителей, если производитель приводит цены,

- экспертные оценки цены.
Для удобства сравнения цены приведены в одной валюте по примерному курсу валют на октябрь 2021 года. Приведённую ориентировочную цену не следует считать чьим-либо официальным предложением о покупке.
н.д. – «нет данных», означает, что цену изделия выяснить не удалось.

28).Производитель.
В нашем сервисе приводятся следующие количества изделий названных производителей.

Сенсор                :    4 шт.
СКБ Индукция    :    2 шт.
Теко                    :     2 шт.
Balluff                  :  114 шт.
ifm electronic       :    85 шт.
microsonic           :  268 шт.
Pepperl+Fuchs    :   340 шт.
PIL sensoren       :   180 шт.

 

Раздел пополняется

Сайт разработан командой SESESE.org
Копирование материалов сайта возможно только с указанием ссылки на первоисточник.