Konfiguracja i możliwe zastosowania czujników radarowych

Nawet w najbardziej niekorzystnych warunkach przemysłowe czujniki radarowe firmy Pepperl+Fuchs zapewniają wiarygodne wyniki pomiarów. Niezależnie deszczu, mgły, wiatru czy zapylenia — zasada działania fali elektromagnetycznej jest odporna na trudne warunki otoczenia i bardzo stabilna temperaturowo. Ponadto zastosowana obudowa VariKont-L2 zapewnia stopień ochrony IP68/69. Połączenie zasady działania o niskim poziomie zakłóceń i wyjątkowo wytrzymałej konstrukcji czujnika umożliwia zastosowanie tylko jednego typu urządzenia do szerokiej gamy zastosowań, pod warunkiem, że zostanie ono odpowiednio skonfigurowane. W tym celu dostępne są trzy różne tryby pomiaru:

1. Pierwszy obiekt: Niezależne od materiału wykrywanie obiektu znajdującego się najbliżej czujnika radarowego

2. Najlepsze odbicie: Wykrywanie obiektu o najlepszych właściwościach odbicia, nawet w przypadku interferencji innych obiektów

3. Największa prędkość: Wykrywanie obiektu, który najszybciej zbliża się do czujnika radarowego lub oddala się od czujnika radarowego

Przykład: Unikanie kolizji i ograniczanie maksymalnej prędkości wózków widłowych

Duży zakres wykrywania czujników radarowych do zastosowań przemysłowych umożliwia niezawodne zabezpieczenie różnych stref w pobliżu wózków widłowych. Korzystanie z kilku czujników radarowych w jednym pojeździe jest możliwe bez żadnych problemów, ponieważ urządzenia nie wpływają na siebie ze względu na zastosowaną modulację częstotliwości — bez potrzeby ręcznego inicjowania procesu synchronizacji. Aby zapewnić optymalną ochronę monitorowanych stref, zaleca się korzystanie z trybu pomiaru „pierwszy obiekt”. W tym trybie pracy wykrywany jest obiekt znajdujący się najbliżej czujnika, niezależnie od materiału. W zależności od prędkości jazdy i powiązanej prędkości reakcji wymagana jest również wysoka częstotliwość próbkowania. Można ją ustawić za pomocą parametrów na maksymalnie 200 Hz.

Oprócz tego czujniki radarowe mogą być również używane do skutecznego zmniejszania maksymalnej prędkości wózków widłowych: Podczas gdy wysoka prędkość jest korzystna na zewnątrz, gdzie otoczenie jest zwykle dobrze widoczne, w fabrykach i magazynach konieczne są pewne ograniczenia ze względów bezpieczeństwa. Ustawiony pionowo czujnik radarowy wykrywający sufit hali lub znajdujące się pod nim metalowe kratownice może być używany do natychmiastowego wykrycia wjechania wózka widłowego do pomieszczenia. W takim przypadku prędkość maksymalna wózka widłowego jest automatycznie ograniczana do dopuszczalnego poziomu i przywracana dopiero po opuszczeniu hali. Zaleca się użycie trybu pomiaru „pierwszy obiekt” lub „najlepsze odbicie”. Można ustawić dużą moc filtra i niską częstotliwość próbkowania, aby uniknąć niepożądanej redukcji prędkości podczas przejeżdżania pod belkami lub mostami na otwartym terenie.

Materiały, które nie mają dużej przewodności elektrycznej, odbijają i emitują fale elektromagnetyczne. Odbicia występują tutaj przy każdym przejściu (tzw. przeskoku materiału), w większości przypadków jest to przejście z powietrza do materiału i z materiału do powietrza. Straty spowodowane absorpcją fal radarowych występują wewnątrz materiału. Jeśli straty spowodowane absorpcją są dość niskie, np. w przypadku niektórych tworzyw sztucznych, fale elektromagnetyczne przenikają materiał na wylot bez dużych strat.

Przykład: Penetracja zewnętrznej powierzchni zbiornika

Ta zdolność fali radarowej do przenikania przez różne materiały może być wykorzystana w niektórych zastosowaniach. Z jednej strony można ją wykorzystać do stworzenia wizualnie atrakcyjnych konstrukcji maszyn, ukrywając czujniki przed wzrokiem i chroniąc je przed wpływem czynników zewnętrznych za plastikową płytką. Z drugiej strony, funkcja ta może być używana do pomiaru poziomu napełnienia np. w zamkniętych zbiornikach, bez konieczności wiercenia lub wycinania otworów w powierzchni zewnętrznej. Podstawowe warunki wstępne to fakt, że mierzone medium musi mieć wysoki współczynnik odbicia oraz właściwości materiału zbiornika lub punktu, przez który czujnik dokonuje pomiaru zapewniają dobrą transmisję fal radarowych.

Pomiary należy wykonywać w trybie pracy „najlepsze odbicie”. Ze względu na wielokrotne przejścia z powietrza do materiału i z powrotem, straty (tłumienie materiału) mogą również prowadzić do niewielkich zmian zmierzonej wartości, które jednak pozostają stałe w danym zastosowaniu, jeśli właściwości materiału nie zmieniają się. Jeśli poziom w zakresie wykrywania czujnika jest ograniczony, minimalna odległość do powierzchni medium powinna być tłumiona przy użyciu funkcji tłumienia pierwszego planu, a maksymalna odległość czujnika do podłoża przy użyciu funkcji tłumienia tła.

Odbłyśniki narożne składają się z trzech połączonych metalowych trójkątów równoramiennych. Ze względu na wysoki współczynnik odbicia, nawet w przypadku odchyleń kątowych od czujnika, są one często używane jako obiekty odniesienia dla optymalnego określenia odległości. Jeśli odbłyśnik narożny jest przymocowany do obiektu słabo odbijającego promieniowanie lub niewyrównanego względem czujnika radarowego, powierzchnia odbijająca tego obiektu znacznie się zwiększa. Ułatwia to ustabilizowanie pomiarów na żądanym obiekcie docelowym i optymalizację różnych zastosowań w zależności od potrzeb.

Przykład: Pomiar odległości w ramieniu dźwigu

Przykładem skutecznego zastosowania odbłyśników narożnych jest skuteczne wsparcie dla precyzyjnego sterowania wysięgnikami ruchomego żurawia. Wiązka radarowa czujnika radarowego zamontowanego w głównym wysięgniku jest skierowana w stronę odbłyśnika narożnego na końcu hydraulicznego wysięgnika teleskopowego. Jeśli łącze teleskopowe przesunie się do przodu lub do tyłu, gdy wysięgnik jest wysunięty lub cofnięty, czujnik zarejestruje tę zmianę odległości i przekaże te wartości do układu sterowania żurawia jako podstawę do dalszych procesów regulacji. Ponieważ osad z zabrudzeń i pozostałości oleju hydraulicznego utrudniają pomiar, używany jest tryb pomiaru „najlepsze odbicie” do pomiaru odbłyśnika narożnego jako zdefiniowanego obiektu docelowego, ponieważ zapewnia to stałą i stabilną amplitudę odbicia przez cały czas.

Ważne jest jednak również sprawdzenie innych odbić w zakresie wykrywania czujnika. Można to ocenić, rejestrując do dziesięciu odbić w jednym cyklu pomiarowym (wartości odległości z amplitudą odbicia) przy użyciu opcji „Lista macierzy odbić”. Ustawienie czujnika względem celu odniesienia ma tutaj kluczowe znaczenie dla uzyskania stabilnego sygnału w ustawionym trybie pracy. Najlepiej jest, aby tłumienie pierwszego planu było ustawione na minimalną odległość między czujnikiem a odbłyśnikiem w celu uniknięcia błędnych odbić.