Nastavení a možnosti použití radarových senzorů

I v těch nejnepříznivějších podmínkách poskytují průmyslové radarové senzory od společnosti Pepperl+Fuchs spolehlivé výsledky měření. Ať už jde o déšť, mlhu, vítr nebo prach, princip fungování elektromagnetických vln je odolný vůči náročným podmínkám prostředí a mimořádně stabilní s ohledem na teplotu. Použité pouzdro VariKont-L2 navíc poskytuje stupeň ochrany IP68/69. Tato kombinace principu činnosti s nízkým rušením a obzvláště odolné konstrukce senzoru umožňuje pokrýt rozsáhlou řadu aplikací pouhým jedním typem zařízení za předpokladu, že je náležitě nastaveno. K tomuto účelu jsou k dispozici tři různé režimy měření:

1. První objekt: Detekce objektu, který je nejblíže k radarovému senzoru nezávisle na materiálu

2. Nejlepší odraz: Detekce objektu s nejlepšími odrazovými vlastnostmi, a to i přes rušivé objekty

3. Nejvyšší rychlost: Detekce objektu, který se pohybuje nejrychleji směrem k radarovému senzoru nebo od něj

Příklad: Předcházení kolizím a omezení maximální rychlosti vysokozdvižných vozíků

Díky velkému detekčnímu dosahu průmyslových radarových senzorů lze spolehlivě zabezpečit různé úseky kolem vysokozdvižných vozíků. Na jednom vozidle je možné bez problémů použít několik radarových senzorů, protože tyto senzory se díky použité frekvenční modulaci vzájemně neovlivňují. Navíc není vyžadován ručně iniciovaný proces synchronizace. K dosažení optimální ochrany sledovaných úseků je doporučeno používat režim měření „první objekt“. V tomto provozním režimu je detekován objekt, který se nachází nejblíže k senzoru, a to bez ohledu na materiál. V závislosti na rychlosti jízdy a související rychlosti reakce je také vyžadována vysoká vzorkovací frekvence. Tu lze nastavit pomocí parametrů až do maximální hodnoty 200 Hz.

Kromě toho lze radarové senzory využít také k účinnému snížení maximální rychlosti vysokozdvižných vozíků: Zatímco ve venkovních prostorech je vysoká rychlost stále výhodná a do okolí je obvykle dobře vidět, uvnitř závodů a skladů jsou z bezpečnostních důvodů vyžadována určitá omezení. Vertikálně vyrovnaný radarový senzor, který detekuje strop haly nebo kovové příčné vzpěry pod ním, dokáže okamžitě určit, kdy vysokozdvižný vozík vjede do vnitřního prostoru. Pokud tomu tak je, maximální možná rychlost je automaticky omezena na přípustnou úroveň, a to až do okamžiku, kdy vozík znovu opustí halu. Je doporučeno používat režim měření „první objekt“ nebo „nejlepší odraz“. Lze nastavit vysokou citlivost filtru a nízkou vzorkovací frekvenci, aby nedocházelo k nežádoucímu snížení rychlosti pod příčnými trámy nebo mosty na volném prostranství.

Materiály bez vysoké elektrické vodivosti odrážejí a přenášejí elektromagnetické vlny. K odrazům zde dochází při každém přechodu (tzv. skoku ve hmotě). V nejčastějších případech se jedná o přechod ze vzduchu do materiálu a z materiálu do vzduchu. Uvnitř materiálu dochází k absorpčním ztrátám radarových vln. Pokud jsou tyto absorpční ztráty poměrně nízké, jako je tomu u některých plastů, elektromagnetická vlna projde materiálem bez velkých ztrát a vynoří se na druhé straně.

Příklad: Průnik vnější vrstvou nádrže

Tuto schopnost radarových vln pronikat různými materiály lze s výhodou využít v některých aplikacích. Na jedné straně ji lze využít k vytvoření vizuálně přitažlivého designu stroje tím, že senzory budou skryté a chráněné před vnějšími vlivy za plastovou deskou. Na druhé straně lze tuto vlastnost využít k měření hladiny náplně v uzavřených nádržích, aniž by bylo nutné vyvrtat nebo vyřezat otvor ve vnější vrstvě. Základními předpoklady jsou vysoká odrazivost měřeného média a vlastnosti materiálu nádrže nebo bodu, v kterém měří senzor, umožňující dobrý přenos radarových vln.

Měření je nutné provádět v provozním režimu „nejlepší odraz“. Vzhledem k vícenásobným přechodům ze vzduchu do materiálu a zpět mohou ztráty (útlum způsobený materiálem) vést také k mírným změnám v naměřené hodnotě. Tyto změny ale zůstanou konstantní, pokud budou zachovány vlastnosti materiálu. Pokud je hladina v detekčním rozsahu senzoru omezena, měla by být minimální vzdálenost k povrchu média potlačena potlačením popředí a maximální vzdálenost senzoru ke dnu potlačením pozadí.

Rohové reflektory se skládají ze tří spojených rovnoramenných kovových trojúhelníků. Vzhledem k jejich vysoké odrazivosti i při úhlových odchylkách od senzoru jsou často používány jako referenční cíle pro určení optimálního dosahu. Pokud je rohový reflektor připevněn k objektu, který je slabě odrazivý nebo není dokonale vyrovnán s radarovým senzorem, odrazná plocha objektu se výrazně zvětší. Díky tomu lze snáze stabilizovat měření na požadovaném cílovém objektu a podle potřeby optimalizovat různé aplikace.

Příklad: Měření vzdálenosti u ramene jeřábu

Jako příklad efektivního použití rohových reflektorů lze uvést účinnou podporu přesného ovládání výložníků mobilních jeřábů. Radarový paprsek radarového senzoru namontovaného uvnitř hlavního výložníku je nasměrován na rohový reflektor umístěný ve špičce hydraulického teleskopického výložníku. Pokud se teleskopický prvek pohybuje dopředu nebo dozadu při vysouvání nebo zasouvání výložníku, senzor tuto změnu vzdálenosti měří a předává zjištěné hodnoty řídicímu systému jeřábu jako podklad pro další procesy přizpůsobení. Vzhledem k tomu, že měření mohou ztížit usazené nečistoty a zbytky z hydraulických olejů, je k měření rohového reflektoru jako definovaného cílového objektu používán režim „nejlepší odraz“, který poskytuje za všech okolností konstantní a stabilní amplitudu odrazu.

Je však důležité kontrolovat i další odrazy v detekčním rozsahu senzoru. V jednom měřicím cyklu lze zaznamenat až deset odrazů (prostřednictvím hodnot vzdálenosti s amplitudou odrazu) do „seznamu pole odrazů“ a následně je vyhodnotit. K získání stabilního signálu prostřednictvím nastaveného pracovního režimu je zde rozhodující vyrovnání senzoru vůči referenčnímu cíli. V ideálním případě by mělo být také nastaveno potlačení popředí na minimální vzdálenost mezi senzorem a reflektorem, aby nedocházelo k chybným odrazům.