Configurazione e possibili applicazioni dei sensori radar

Anche nelle condizioni più avverse, i sensori radar industriali di Pepperl+Fuchs offrono risultati di misurazione estremamente affidabili. In presenza di pioggia, nebbia, vento o polvere, il principio di funzionamento dell'onda elettromagnetica è efficace in condizioni ambientali difficili ed estremamente resistente alle temperature. Inoltre, la custodia VariKont-L2 utilizzata presenta un grado di protezione IP68/69. Questa combinazione del principio di funzionamento a bassa interferenza e di un design del sensore particolarmente robusto permette di coprire un'ampia gamma di applicazioni con un solo tipo di dispositivo, purché configurato di conseguenza. A tale scopo sono disponibili tre diverse modalità di misurazione:

1. Primo oggetto: Rilevamento indipendente dal materiale dell'oggetto più vicino al sensore radar

2. Migliore riflessione: Rilevamento dell'oggetto con le migliori proprietà riflettenti, anche attraverso oggetti interferenti

3. Massima velocità: Rilevamento dell'oggetto che si muove più velocemente verso il sensore radar o si allontana più velocemente da esso

Esempio: Prevenzione delle collisioni e limitazione della velocità massima dei carrelli elevatori

Grazie all'ampio range di rilevamento dei sensori radar industriali, è possibile fissare in modo affidabile varie sezioni intorno ai carrelli elevatori. L'uso di diversi sensori radar su un solo veicolo è possibile senza problemi, poiché i dispositivi non si influenzano l'un l'altro a causa della modulazione di frequenza utilizzata, senza la necessità di un processo di sincronizzazione avviato manualmente. Per ottenere una protezione ottimale delle sezioni da monitorare, si consiglia di utilizzare la modalità di misurazione "primo oggetto". In questa modalità operativa, l'oggetto più vicino al sensore viene rilevato indipendentemente dal materiale. A seconda della velocità di spostamento e della velocità di reazione associata, è necessaria anche un'alta frequenza di campionamento. Essa può essere impostata tramite parametri fino ad un massimo di 200 Hz.

Inoltre, i sensori radar possono essere utilizzati anche per ridurre efficacemente la velocità massima dei carrelli elevatori: Sebbene una velocità elevata sia comunque un vantaggio in aree esterne e l'ambiente circostante sia di norma facile da vedere, per motivi di sicurezza è necessaria una certa limitazione all'interno degli impianti e nei magazzini. Un sensore radar allineato verticalmente, che rileva il soffitto del capannone o le travi trasversali in metallo al di sotto di esso, può essere utilizzato per determinare immediatamente quando il carrello elevatore ha raggiunto un'area interna. In tal caso, la velocità massima possibile viene automaticamente limitata a un livello tollerabile e viene ripristinata solo quando il carrello lascia il capannone. È consigliato utilizzare la modalità di misurazione "primo oggetto" o "migliore riflessione". Può essere impostata una elevata forza di filtro e un basso tasso di campionamento per evitare una riduzione indesiderata della velocità sotto travi trasversali o ponti in aree aperte.

I materiali senza un'alta conduttività elettrica riflettono e trasmettono onde elettromagnetiche. Le riflessioni si verificano qui ad ogni transizione (il cosiddetto salto della materia), nei casi più frequenti si tratta della transizione da aria a materiale e da materiale ad aria. Le perdite di assorbimento delle onde radar si verificano all'interno del materiale. Se queste perdite di assorbimento sono piuttosto basse, come nel caso di alcuni tipi di plastica, l'onda elettromagnetica si trasmette attraverso il materiale senza grandi perdite, ed emerge dall'altro lato.

Esempio: Penetrazione dello strato esterno del serbatoio

Questa capacità dell'onda radar di penetrare attraverso vari materiali può essere utilizzata in modo vantaggioso in alcune applicazioni. Da un lato può essere utilizzata per creare un design della macchina visivamente accattivante, nascondendo i sensori dalla vista e proteggendoli dai fattori esterni dietro ad una piastra in plastica. Dall'altro, questa funzione può essere utilizzata per misurare il livello di riempimento in serbatoi chiusi, ad esempio, senza dover praticare fori nello strato esterno. Qui, i prerequisiti di base sono l'alta riflessività del mezzo misurato, e che le proprietà del materiale del serbatoio o il punto attraverso il quale il sensore effettua la misurazione consentano una buona trasmissione dell'onda radar.

Le misurazioni devono essere effettuate nella modalità operativa "migliore riflessione". A causa delle svariate transizioni da aria a materiale e viceversa, le perdite (attenuazione materiale) possono anche portare a lievi variazioni nel valore misurato, che, tuttavia, rimangono costanti nell'applicazione se le proprietà del materiale rimangono invariate. Se il livello nel range di rilevamento del sensore è limitato, la distanza minima dalla superficie del mezzo deve essere soppressa da una soppressione del primo piano e la distanza massima del sensore dal pavimento da una soppressione dello sfondo.

I riflettori radar sono costituiti da tre triangoli isoscele metallici collegati. Grazie alla loro alta riflessività, anche con deviazioni angolari dal sensore, sono spesso utilizzati come target di riferimento per la determinazione ottimale dell'intervallo. Se un riflettore radar è fissato ad un oggetto poco riflettente o non perfettamente allineato con il sensore radar, la sua superficie riflettente aumenta notevolmente. In questo modo è più facile stabilizzare le misurazioni sull'oggetto target desiderato e ottimizzare le varie applicazioni secondo necessità.

Esempio: Misurazione della distanza nel braccio della gru

Un esempio di applicazione per l'utilizzo efficace dei riflettori radar è il supporto efficiente per il controllo preciso dei bracci delle gru mobili. Il fascio radar di un sensore radar montato all'interno del braccio principale è diretto ad un riflettore radar posizionato sulla punta del braccio telescopico idraulico. Se il collegamento telescopico si sposta in avanti o indietro quando il braccio viene esteso o ritratto, il sensore misura questa variazione di distanza e trasmette i valori al sistema di controllo della gru come base per altri processi di regolazione. Poiché i depositi di sporcizia e i residui di oli idraulici rendono difficile la misurazione, viene utilizzata la modalità di misurazione "migliore riflessione" per misurare il riflettore radar come oggetto target definito, poiché ciò fornisce sempre un'ampiezza di riflessione costante e stabile.

Tuttavia, è anche importante controllare altre riflessioni nel range di rilevamento del sensore. Ciò può essere valutato registrando fino a dieci riflessioni in un solo ciclo di misurazione (valori di distanza con ampiezza di riflessione) utilizzando l'"elenco array riflessioni". L'allineamento del sensore al target di riferimento è qui fondamentale per ottenere un segnale stabile tramite la modalità operativa impostata. Idealmente, anche la soppressione del primo piano deve essere impostata alla distanza minima tra il sensore e il riflettore per evitare riflessioni errate.