Инсенсор / Каталог / Датчики / Ультразвуковые датчики / Ультразвуковой датчик с аналоговым выходом большой дальности до 8 метров QT50ULB

Ультразвуковой датчик с аналоговым выходом большой дальности до 8 метров QT50ULB

QT50U U-GAGE

Ультразвуковые датчики большой дальности c диапазоном до 8 метров, а также с программированием Режима ОБУЧЕНИЕ

Особенности

• Быстрое, легкое в использовании программирование Режима НАСТРОЙКА; нет настроек потенциометром

• Масштабируемый выход автоматически распределяет выходной сигнал по всей ширине запрограммированного окна чувствительности

• Минимальный и максимальный пределы окна могут быть настроены независимо

• Выбираемый выход от 0 до 10В (постоянный ток DC) или от 4 до 20мА, выбирается посредством DIP-переключателя

• Доступ к банку из 8 переключателей через герметичную крышку для превосходной пользовательской функциональности

• Прочное герметичное исполнение для жестких условий эксплуатации

• Уникальная конструкция корпуса позволяет создавать несколько конфигураций монтажа

• Выбор моделей со встроенным кабелем 2м или 9м, или быстросъемным соединением Mini-style или Euro-style.

• Широкий рабочий диапазон: от -20° до +70°C (от -4° до +158°F)

• Температурная компенсация

• Программирование для каждой позитивной или негативной выходной наклонной

Модели

Модели Диапазон чувствительности Кабель* Напряжение питания Выход
 QT50ULB  от 200мм до 8м 5-ти жильный, кабель 2м  от 10В до 30В постоянного тока (DC)

 Выбор:

от 0 до 10В постоянного тока (DC)

или

от 4 до 20мА

 QT50ULBQ 5-ти штырьковый Mini-style QD
 QT50ULBQ6 5-ти штырьковый Euro-style QD

*ПРИМЕЧАНИЯ:

• Кабели 9м доступны с добавленным к номеру модели суффиксом “w/30” датчиков с кабелем (например, QT50ULB w/30).

• Модель с разъемом QD требует соединительного кабеля; см. раздел АКСЕССУАРЫ, Кабели с быстросъемными разъемами (QD).

Принципы работы

Ультразвуковые датчики излучают один или несколько импульсов ультразвуковой энергии, которые перемещаются в воздухе со скоростью звука. Часть этой энергии отражается от цели и движется обратно к датчику. Датчик измеряет общее время, необходимое энергии для достижения цели и возврата к датчику. Далее, расстояние до объекта рассчитывается по следующей формуле:

D = c*t/2

D = расстояние от датчика до цели

с = скорость звука в воздухе

t = время прохождения ультразвукового импульса

Для повышения точности, ультразвуковой датчик может усреднить результаты нескольких импульсов перед выводом нового значения.

 

Влияние температуры

Скорость воздуха зависит от состава, давления и температуры газа, в котором он движется. Для большинства ультразвуковых приложений, состав и давление газа являются относительно постоянными, в то время как температура может меняться.

В воздухе скорость звука меняется в зависимости от температуры в соответствии со следующим приближением:

C(м/с) = 20√(273 + Tc)

C(м/с) = скорость звука в метрах в секунду

Tc = температура в °C

Скорость звука изменяется примерно на 1% в 6°C. Ультразвуковые датчики серии QT50U имеют температурную компенсацию, доступную через 8-пин DIP-переключатель. Температурная компенсация позволит снизить погрешность, связанную с температурой примерно на 90%.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если датчик измеряет по градиенту температуры, компенсация будет менее эффективной.

Аналоговые выходные наклонные

Датчик U-GAGE QT50U может быть запрограммирован на положительный или отрицательный выход наклонных, в зависимости от условий обучения для Минимального и Максимального Аналогового Пределов (см. Рис.1). Если Минимальный Аналоговый Предел является настройкой Ближнего Окна и Максимальный Аналоговый Предел является настройкой Дальнего Окна, то наклон будет положительным. Если наоборот, то наклон будет отрицательным.

Рис.1. Позитивные и негативные выходные наклонные

Программирование датчика

Для программирования датчика может быть использовано два метода ОБУЧЕНИЕ: путем обучения отдельно минимального и максимального предела или использованием функции авто-окно для центровки окна чувствительности по всему обучающему положению. Датчик может быть запрограммирован либо с помощью своих двух, либо с помощью дистанционного переключателя. Дистанционное программирование также может быть использовано для отключения кнопок, предотвращающего любую регулировку в программируемых настройках кем-либо на производственной площади. Для доступа к этой функции, подключите серый провод датчика через дистанционный программирующий переключатель к 0-2В постоянного тока (DC).

ПРИМЕЧАНИЕ: Сопротивление входа Дистанционного Обучения составляет 12кОм.

Программирование осуществляется в соответствии с последовательностью входных импульсов (см. процедуры программирования в разделе ОБУЧЕНИЕ МИНИМАЛЬНОМУ И МАКСИМАЛЬНОМУ ПРЕДЕЛУ). Продолжительность каждого импульса (соответствующего «клику» кнопки) и период между несколькими импульсами обозначается как “T”:

0,04сек < T < 0,8сек

Конфигурация

QT50U имеет отсек с 8-пиновым DIP-переключателем для настроек пользователя. DIP-переключатели находятся за крышкой на задней стороне датчика.

Для снятия крышки, с каждым датчиком поставляется инструмент вилочный ключ.

Настройки DIP-переключателя

Переключатель Функция Установки
1 Режим Напряжение/Ток

ON = Режим Ток: от 4мА до 20мА

OFF* = Режим Напряжение: от 0 до 10В постоянного тока (DC)

2 Прекращение отраженного сигнала

ON* = Режим Min-Max

OFF = Режим Удержание

3 Min-Max

ON = по умолчанию максимальное выходное значение при прекращении отраженного сигнала

OFF* = по умолчанию минимальное значение при прекращении отраженного сигнала

4 Регулировка Обучение/Включен

ON* = сконфигурирован для дистанционного Обучения

OFF = сконфигурирован как Включен

5 и 6

Отклик аналогового выхода по напряжению для 95% порога изменения

100мсек со 100мсек обновлением

500мсек со 100мсек обновлением*

1100мсек со 100мсек обновлением

2300мсек со 100мсек обновлением

Переключатель 5

OFF

ON*

OFF

ON

Переключатель 6

OFF

OFF*

ON

ON

7 Температурная компенсация

ON* = Включена

OFF = Выключена

8 Заводская калибровка

ON = Только для заводской калибровки; для использования, переключатель должен быть установлен в положение OFF

OFF* = настройки DIP-переключателя в действии

* Заводские настройки по умолчанию

Функции, выбираемые DIP-перключателем

Переключатель 1: Выбор Режима Выхода

ON = от 4 до 20мА токовый выход включен

OFF = от 0 до 10В постоянного тока (DC) выход по напряжению включен

Переключатель 1 настраивает сам датчик для использования конфигурации выхода либо по току, либо по напряжению.

Переключатель 2: Выбор Режима Отсутствие Отраженного сигнала

ON = Режим Min-Max

OFF = Режим Удержания

Переключатель 2 определяет ответ выхода на прекращение отраженного сигнала. “Режим Min-Max” (Переключатель 2 ON) выводит на выход либо минимальное значение, либо максимальное значение, на момент когда отраженный сигнал прекратился. (Минимальное или Максимальное значение выбирается Переключателем 3.)

“Режим HOLD” (Переключатель 2 OFF) поддерживает выход на значении, которое присутствовало на момент прекращения отраженного сигнала.

Переключатель 3: Min-Max По умолчанию

ON = По умолчанию максимальное выходное значение при прекращении отраженного сигнала (10,5В постоянного тока (DC) или 20,8мА)

OFF = По умолчанию минимальное выходное значение при прекращении отраженного сигнала (0В постоянного тока (DC) или 3,6мА)

Переключатель 3 выбирает выходной ответ на прекращение отраженного сигнала, когда “Режим Min-Max” выбран с помощью Переключателя 2. Когда Переключатель 2 находится в положении OFF, Переключатель 3 не имеет функции.

Переключатель 4: Управление Включением Обучение/Передача

ON = Серый (или желтый) провод настроен для дистанционного обучения

OFF = Серый (или желтый) провод настроен для передачи включить/отключить

Высокий уровень (от 5 до 30В постоянного тока (DC)): Передача Включить (Индикатор питания (Power) горит зеленым)

Низкий уровень (от 0 до 2В постоянного тока (DC)): Передача Выключить (Индикатор питания (Power) мигает с частотой 2Гц)

Когда Переключатель 4 включен (ON), серый провод используется для обучения пределов окна датчиков.

Когда Переключатель 4 выключен (OFF), серый провод используется для включения или отключения передачи датчика. Эта функция может быть использована, когда несколько датчиков находятся в непосредственной близости, что может сделать их уязвимыми для перекрестных помех. Во избежание перекрестных помех, может быть использован программируемый логический контроллер (PLC) для включения датчиков по одному.

Переключатели 5 и 6: Регулировка Скорости отклика

Переключатели 5 и 6 используются для установки скорости отклика выхода. Четыре значения для скорости отклика (см. таблицу установки DIP-переключателей в Разделе КОНФИГУРАЦИЯ) соответствуют числу циклов зондирования, относительно которых выходное значение усредняется.

Переключатель 7: Температурная компенсация

ON = Температурная компенсация включена

OFF = Температурная компенсация выключена

Изменения температуры воздуха влияют на скорость звука, которая, в свою очередь, влияет на расстояние, считываемое датчиком. Увеличение температуры воздуха сдвигает оба предела окна чувствительности ближе к датчику. И наоборот, уменьшение температуры воздуха сдвигает оба предела дальше от датчика. Этот сдвиг составляет приблизительно 3,5% от расстояния предела на изменение температуры в 20°C. С включенной температурной компенсацией (Переключатель 7 ON), датчик будет поддерживать пределы окна в рамках 1,8 процентов в диапазоне от -20°C до +70°C.

Встроенный температурный датчик не может адаптироваться к температурному изменению также быстро, как может наружная температура. Когда имеют место быстрые изменения температуры, может быть лучшим использовать внешний температурный монитор и подавать его сигнал и некомпенсированное измерение расстояния на контроллер и производить вычисления компенсации в контроллере.

ПРИМЕЧАНИЯ:

• Если температурная компенсация включена, воздействие прямых солнечных лучей может повлиять на способность датчика точно компенсировать изменения температуры.

• С включенной температурной компенсацией, температурный дрейф прогрева при включении питания составляет менее 0,8% от расстояния чувствительности. Через 15 минут, видимое расстояние будет в пределах 0,5% от фактического расстояния. Через 30 минут, видимое расстояние будет в пределах 0,3% от фактического расстояния.

Переключатель 8: Заводская калибровка

ON = Только заводская калибровка

OFF = Нормальная работа

Обучение Минимального и Максимального предела

Min и Max Аналоговые пределы независимы. Для переустановки каждого предела необходимо следовать процедуре обучения только для этого предела.

Кнопка Дистанционная линия
Процедура Результат

Процедура

0,04сек < T < 0,8сек

Результат

Min

Аналоговый

предел

• Нажмите и удерживайте Min Analog

• Светодиод Min Analog загорается Красным; датчик ожидает на 0В DC или 4мА пределе.

• Поместите цель на Min аналоговый предел

• Дайте одиночный импульс по дистанционной линии

• Датчик обучается 0В DC или 4мА пределу

• Светодиод Min Analog мигает Красным один раз

• Поместите цель на Min аналоговый предел

• "Кликните" Min Analog

• Датчик обучается Min пределу;

• Светодиод Min меняется с Красного на Желтый или мигающий Желтый

Max

Аналоговый

предел

• Нажмите и удерживайте Max Analog • Светодиод Max Analog загорается Красным; датчик ожидает на 10В DC или 20мА пределе.

• Поместите цель на Max аналоговый предел

• Дайте двойной импульс по дистанционной линии

• Датчик обучается 10В DC или 20мА пределу

• Светодиод Max Analog мигает Красным один раз

• Поместите цель на Max аналоговый предел

• "Кликните" Max Analog

• Датчик обучается Max пределу;

• Светодиод Max меняется с Красного на Желтый или мигающий Желтый

Использование функции Авто-окно

Обучает порогу расстояния чувствительности, расположенному в центре определенного окна чувствительности (1м окно, расположенное в центре обучающей позиции). Эта процедура центрует аналоговый выход на позиции обучения примерно на 5В постоянного тока (DC) или 12мА.

Кнопка Дистанционная линия
Процедура Результат

Процедура

0,04сек < T < 0,8сек

Результат

Min

Аналоговый

предел

• Нажмите и удерживайте Min Analog

• Светодиод Min Analog загорается Красным

• Поместите цель на позицию, где должна быть середина окна

• Дайте тройной импульс по дистанционной линии

• Оба светодиода Min и Max мигают Красным (0,5 секунд), затем переключаются на Желтый

• "Кликните" Max Analog

• Светодиод Max Analog загорается Красным (теперь оба светодиода Min Analog и Max Analog должны гореть)

Max

Аналоговый

предел

• Поместите цель на позицию посередине окна, которое должно быть

"Кликните" любую кнопку

• Соответствующий светодиод замигает Красным.

• "Кликните" другую кнопку

Красные светодиоды обучения сменятся на Желтый и датчик возвратится в редим РАБОТА

Блокировка кнопок

Включает или отключает клавиатуру для предотвращения несанкционированного изменения программных настроек персоналом.

Кнопка Дистанционная линия
Процедура Результат

Процедура

0,04сек < T < 0,8сек

Результат

Блокировка

кнопок

• Не доступно посредством кнопок • Не применяется • Дайте четыре импульса по дистанционной линии • Кнопки либо включены, либо отключены, в зависимости от предыдущего состояния.

Основные моменты при программировании

  1. Датчик вернется в режим РАБОТА, если предел не зарегистрирован в течение 120 секунд после входа в режим ОБУЧЕНИЕ.
  2. Для выхода из режима ПРОГРАММИРОВАНИЕ без сохранения каких бы то ни было изменений, нажмите и удерживайте кнопку программирования > 2 секунд (до обучения предела). Датчик вернется к последней сохраненной программе.
  3. Если кнопки не отвечают, произведите процедуру разблокировки для включения кнопок.

Индикаторы состояния

Светодиод Сигнал (Красный) – показывает силу и состояние входящего сигнала датчика. См. Рис.2.

Сигнал состояния Показывает
Включен Ярко Хороший сигнал
Включен Приглушенно Посредственная сила сигнала
Выключен

• Сигнал не принят, или

• Цель за пределами границ диапазона датчика

Светодиоды Выход (Желтый) – показывает положение цели относительно пределов окна. См. Рис.2.

Светодиод Выход/Обучение Показывает
Вкл. Красный (Один из двух) В режиме Обучение; в ожидании обучаемого предела (пределов)

Min Analog Вкл. Желтый

Max Analog Вкл. Желтый

Цель в пределах аналогового окна

Min Analog Вкл. Желтый

Max Analog мигает Желтым

Цель за Max пределом окна

Min Analog мигает Желтым

Max Analog Вкл. Желтый

Цель за Min пределом окна

Min Analog Выкл.

Max Analog Выкл.

• Состояние без сигнала, или

• Вне рабочих пределов

Светодиод Питание ON/OFF (Зеленый) – показывает состояние работы датчика. См. Рис.2.

Светодиод Питание ON/OFF Показывает
Выключен Питание выключено
Мигает @ 2Гц Передача отключена (см. Раздел "Функции, выбираемые DIP-переключателем")
Включен непрерывно Датчик работает нормально

Рис.2. Режимы индикаторов состояния для каждой из позиций цели

 Кривые отклика QT50U

Подключения

* Рекомендуется соединить провод экрана с землей или общим проводом DC.

Технические характеристики

 Диапазон чувствительности  от 200мм до 8м
 Напряжение питания  от 10В до 30В DC (макс. пульсация 10%); макс. 100мА при 10В, макс. 40мА при 30В (без нагрузки)
 Частота ультразвука  импульсы 75кГц, интенсивность повторения 96мсек
 Схема защиты питания  Защита от обратной полярности и временных перенапряжений
 Защита выхода  Защита от короткого замыкания
 Задержка включения  1,5сек
 Конфигурация аналогового выхода

 Напряжение источника: от 0 до 10В постоянного тока DC

Минимальное сопротивление нагрузки = 500 Ом

Минимально требуемое напряжение источника для полного диапазона выхода 0-10В = (1000/Rнагрузки + 13)В постоянного тока DC

Ток источника: от 4 до 20мА

Максимальное сопротивление нагрузки = 1кОм или (Vпитания/0,02 - 5)Ом, в зависимости от того, какое из них меньше

Минимально требуемое напряжение источника для полного диапазона выхода 4-20мА = 10В постоянного тока DC или [(Rнагрузки х 0,02) + 5]В постоянного тока DC, в зависимости от того, какое из них больше. Выход 4-20мА откалиброван при 25°C с нагрузкой 250 Ом.

 Влияние температуры

Некомпенсированное: 0,2% от расстояния/°C

Компенсированное: 0,02% от расстояния/°C

 Линейность  +/- 0,2% от диапазона с 200мм по 8000мм; +/- 0,1% от диапазона с 500мм по 8000мм (минимум 1мм)
 Разрешение  1,0мм
 Время отклика выхода  от 100мсек до 2300мсек. См. "Переключатели 5 и 6" в таблице в Разделе "Конфигурация".
 Минимальный размер окна  20мм
 Настройки  Пределы окна чувствительности: программирование ближнего и дальнего пределов в режиме ОБУЧЕНИЕ может быть произведено с помощью кнопок или дистанционно через вход ОБУЧЕНИЕ (см. Раздел "Обучение минимального и максимального предела")
 Индикаторы

 Светодиод Питание Зеленый: Показывает питание включено (см. Раздел "Индикаторы состояния")

Светодиод Сигнал Красный: Показывает, что цель в пределах диапазона чувствительности, и параметры принятого сигнала (см. Раздел "Индикаторы состояния")

Светодиод Обучение/Выход (двухцветный Желтый/Красный):  

Желтый - Цель находится в обученных пределах

Мигающий Желтый - Цель находится вне обученных пределов

Красный - Датчик в режиме ОБУЧЕНИЕ

 Дистанционное ОБУЧЕНИЕ  Для Обучения: Подсоедините серый или желтый провод к 0-2В постоянного тока DC; сопротивление 12кОм (См. Раздел "Функции, выбираемые DIP-переключателем", функция отключение передачи)
 Конструкция

 Преобразователь: Комбинированный керамо-эпоксидный

 Корпус: ABS/Поликарбонат

 Мембранный переключатель: Полиэстер

 Световоды: Акриловые

 Условия эксплуатации

 Температура: от -20°C до +70°C

Максимальная относительная влажность: 100%

 Подключения  2м или 9м защищенный 5-ти жильный (экранированный) ПВХ кабель с разъемом, или 5-ти контактный Euro-style QD, или 5-ти контактный Mini-style QD
 Окружающая среда  Герметичная конструкция класса IEC IP67; NEMA 6P
 Вибрация и механические удары  Все модели удовлетворяют требованиям Mil Std. 202F. Метод 201А (вибрация: от 10Гц до 60Гц макс., двойная амплитуда 0,06", максимальное ускорение 10G). Также удовлетворяет требованиям IEC 947-5-2: 30G длительностью 11мсек