TDK Electronics · TDK Europe

Ultraschall-Sensormodul

Kompakt und Robust

Das kompakte Ultraschall-Sensormodul benötigt für die Erfassung von Objekten mit Hilfe von Ultraschallwellen nur eine piezoelektrische Scheibe als Sender und Empfänger. Dabei wird zur Signalerzeugung und -verarbeitung ein integrierter Treiber und Signalprozessor eingesetzt. Die überaus kompakte Bauform macht das Ultraschall-Sensormodul zu einem sehr robusten und vielseitigen Bauteil mit hervorragenden EMV-Eigenschaften. Das massive Aluminiumgehäuse schützt darüber hinaus vor Staub und Spritzwasser. Deshalb ist es die ideale Wahl bei zahlreichen industriellen Anwendungen und Anwendungen in rauen Umgebungen.


Vorteile

 Benefit Robustness Pic

Mechanische und elektrische Robustheit

  • Kompakte Abmessungen
  • Aluminiumgehäuse sorgt für stabile Struktur
  • Staub- und spritzwassergeschützt durch geschlossene Membran
  • Hohe elektromagnetische Verträglichkeit
 Benefit Features Pic

Merkmale und Eigenschaften

  • Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen mit nur einer einzigen piezoelektrischen Scheibe
  • Wandler einschließlich intelligenter integrierter Steuerung in einem einzigen Modul
  • Messbereich 15 cm bis 200 cm
  • Sichtfeld 60°
  • Niedriger durchschnittlicher Stromverbrauch von 5,5 mA bei 12 V Versorgungsspannung
  • Digitale IO-Schnittstelle
 Benefit ASIC Pic

Fortschrittliche ASIC-Technologie integriert

  • Fortschrittliche Signalverarbeitung
  • Nahfelderkennung
  • Störunterdrückung
  • Programmierbare, vom Kunden regulierbare Einstellungen
    • Vorprogrammierte EEPROM
    • Zusätzlicher interner RAM für die Kundennutzung

Grundlegendes Funktionsprinzip der Messung

 Schema Pic
  • Time-of-Flight-Laufzeitsensor (ToF) mit

    d=½·tof·cAIR

    d: Entfenung | ToF Laufzeit | cAIR: Schallgeschwindigkeit in Luft
  • Ein integrierter Treiber- und Signalprozessor steuert die Piezoscheibe und berechnet die Laufzeit
  • Die Piezoscheiben senden und empfangen Ultraschallwellen
  • Senden des Laufzeitsignals über digitale bidirektionale IO an externe Steuereinheit (ECU)
  • ECU berechnet Abstand



Vergleich mit bestehenden Ultraschallsensoren

 Conv sensor

Konventioneller Ultraschallsensor

 Transducer Pic

Wandler +
ASIC

 Illustration

TDK Ultraschall-Sensormodul

Treiber integriert

Vollständig integriertes Gerät

Parametereinstellung (EEPROM)

Produktabhängig

Kann vom Benutzer umprogrammiert werden

Volumen [mm³]

>10.000

>2.100 *

1.290

Kleiner

Gewicht [g]

~ 8 bis 10

10 bis 20 *

2,3

Leichter

Schutzklasse

Empfindlich gegen Staub und Wasser

Produktabhängig

Staub- und wassergeschützt

Verlässlicher

Integrationsaufwand

Niedrig

Hoch

Niedrig

Treiber und Wandler sind leistungsoptimiert

* beruhend auf Schätzwerten der auf dem Markt erhältlichen technischen Vergleichsprodukte


Anwendungen

 Level Sensing
 Autonomous Guided Vehicles
 Industrial Robots

Produkt Präsentation

(Note: Minimal measuring distance changed from 12 to 15 cm and operating frequency from 75 to 73.5 kHz.)

Übersicht

(Note: Minimal measuring distance changed from 12 to 15 cm and operating frequency from 75 to 73.5 kHz.)

Datenblätter & Suche

PDF Bestellnummer Durchmesser (mm) Dicke (mm) Kapazität (pF) Serien-Resonanz-Frequenz (kHz) Type
B59150X0754P030 15 13 --- 73.5 X150P0754

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Häufig gestellte Fragen

Kann das Ultraschall-Sensormodul mit weniger als 12 V betrieben werden?

Die Mindestspannung für die Inbetriebnahme des Sensors beträgt etwa 8 V. Die nominale Versorgungsspannung beträgt 12 V, so dass ein DC-DC-Wandler und ein Level-Shifter für die IO-Leitung erforderlich sind.

Wie groß ist der Betriebstemperaturbereich?

Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und +85 °C. Die Funktionalität (max. Abstand) kann bei extremen Temperaturen reduziert sein.

Wie hoch ist die Auflösung der Messung?

Die Auflösung ist abhängig von den Umständen und der Messumgebung. Unter idealen Bedingungen kann eine Genauigkeit von ca. 4 mm erreicht werden, in den meisten Fällen ist jedoch mit ca. 1 cm zu rechnen. 

Wie kann das Modul montiert werden?

Um ein optimales Ergebnis zu erzielen, empfiehlt TDK, das Ultraschallsensormodul mechanisch vom Gehäuse zu entkoppeln. Dies kann durch den Einsatz eines Montagezusatzes erreicht werden. Weitere Informationen und Step-File-Vorschläge finden Sie bei den Produktressourcen.

Kann das Modul ein Objekt erkennen, das näher als 15 cm ist?

Die Objekterkennung ohne Abstandsmessung ist bis zu 0 cm mit einem einzigen Modul möglich. Eine Objekterkennung mit Abstandsmessung bis zu 2 cm ist durch den Einsatz mehrerer Ultraschallsensormodule möglich.

Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Messung?

Die Schallgeschwindigkeit in Luft ist temperaturabhängig und kann näherungsweise mit c = 331 m/s + 0,6 * T angegeben werden. Da das Ausgangssignal des Sensors die Laufzeit ist, sollte die Temperatur kompensiert werden.

Wie beeinflusst die Umgebung die Messung (Regen, Schnee usw.)?

Starker Regen, Schnee oder Staub, die sich auf der Membranoberfläche ablagern, können das akustische Signal verringern und somit die Messfähigkeit beeinflussen. Leichter Regen oder Schneefall hat keinen Einfluss auf die Messung.

Ist Triangulation (3D-Ansicht) möglich?

Bei Verwendung mehrerer Ultraschallsensormodule ist eine Triangulation möglich.

In welchen Farben ist das Modul erhältlich?

Derzeit ist nur die Farbe Schwarz möglich.

Kann das Modul hinter einer Abdeckung (d.h. hinter einer Glasabdeckung) arbeiten?

Da das Modul mit Ultraschall arbeitet, ist eine "freie" Sicht auf das Ziel erforderlich.

Aus welchem Material besteht das Gehäuse?

Das Gehäuse besteht aus einem einzigen Stück eloxiertem Aluminium ohne jegliche Verbindungen.

Wie werden die Module kalibriert?

Während der Produktion stellt TDK Messtechnik durch die Messung von Impedanz, Kopplungsfaktoren, q-Faktoren und anderen Spezifikationen eine hervorragende Qualität sicher. Bei der abschließenden End-of-Line-Prüfung werden die Antriebsfrequenz, die Dämpfung sowie die analogen und digitalen Verstärkungsfaktoren kalibriert, um eine konsistente Echodetektion sicherzustellen. Um noch genauere Ergebnisse zu erzielen, empfiehlt TDK, eine abschließende Kalibrierung des Sensors nach der Montage auf der Kundenseite durchzuführen (vor allem die Entfernung und Echohöhe).

Aus welchem Material besteht das Gehäuse?

Das Gehäuse besteht aus einem einzigen Stück eloxiertem Aluminium ohne jegliche Verbindungen.


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