Bei der Installation von Ultraschallsensoren kann es vorkommen, dass Mindestabstände nicht eingehalten werden und Sensoren sich dadurch gegenseitig beeinflussen. In diesem Blogbeitrag erklären wir, wodurch der Mindestabstand zwischen den Sensoren verringert werden kann und wie man potenziellen Fehlschaltungen vorbeugt.

1. Was muss ich beachten, wenn ich den empfohlenen Mindestabstand nicht einhalten kann?

Falls der vorgegebene Mindestabstand nicht eingehalten werden kann, bietet Pepperl+Fuchs auch Sensorserien mit Synchronisationseingängen an, um Mindestabstände zu verringern und potenziell auftretenden Fehlschaltungen vorzubeugen. Entsprechend ausgestattete Sensoren können im internen oder externen Synchron- oder Multiplex-Modus verwendet werden.

2. Wie funktionieren die Synchronisationseingänge von Ultraschallsensoren?

Bleibt ein Synchronisationseingang offen, arbeitet der Ultraschallsensor im Normalbetrieb. Der Sensor kann durch ein externes Triggersignal gesperrt und wieder freigegeben werden, welches durch das Anlegen eines definierten Potentials (L+/L-) ausgelöst wird. Solange der Sensor gesperrt ist, findet kein Aussenden von Ultraschallimpulsen statt. Die Ausgänge (Analog- und Schaltausgang) sind in diesem Zustand „eingefroren“. Eine Aktualisierung der Ausgänge findet statt, nachdem der Sensor über den Synchronisationseingang für mindestens einen Messzyklus wieder freigegeben wurde. Diese Eigenschaft lässt sich für einen externen Synchron- oder Multiplex-Betrieb nutzen, bei dem ein externer Taktgenerator die Sensoren triggert.

Für den internen bzw. automatischen Synchron- oder Multiplex-Betrieb ist kein externer Taktgenerator nötig, da die Sensoren über den verbundenen Synchronisationseingang selbstständig untereinander kommunizieren. Weitere Informationen über erforderliche Signalpegel, Taktzeiten und die maximal mögliche Anzahl an Sensoren sind dem Datenblatt des jeweiligen Sensors zu entnehmen.

3. Wie funktioniert der Synchron- bzw. Gleichtaktbetrieb und was sind die jeweiligen Vorteile?

In dieser Betriebsart arbeiten die Sensoren im Gleichtaktbetrieb, d. h. sie senden gleichzeitig den Ultraschallimpuls aus und warten auf ein reflektiertes Echo von einem Objekt im Erfassungsbereich. Dazu müssen die Synchronisationseingänge aller Sensoren miteinander verbunden werden. Je nach Sensortyp/-familie und Parametrierung läuft der Gleichtaktbetrieb automatisch ab (interne Synchronisation) oder erfordert ein externes Triggersignal (externe Synchronisation). Die Vorteile dieser Betriebsart sind neben dem geringen Verdrahtungsaufwand durch Verbinden der Synchronisationseingänge die schnelle Reaktion, da jeder Näherungsschalter ständig aktiv ist. Nachteilig ist, dass sich das Objekt keinem Näherungssensor eindeutig zuordnen lässt.

4. Für welchen Anwendungsbereich ist der Synchron- und Gleichtaktbetrieb geeignet?

Falls größere Bereiche überwacht werden sollen, ist der Zusammenschluss mehrerer Sensoren zu einem Verbund (Schallvorhang) möglich. Gerade bei engen Platzverhältnissen ist ein solcher Zusammenschluss vorteilhaft, da ein geringerer Mindestabstand zwischen den Sensoren erforderlich ist. Bei einer gegenüberliegenden Montage sind lediglich die unten aufgeführten Abstände zu beachten.

5. Wie verhindere ich, dass Sensoren gleichzeitig Signale aussenden?

Durch einen Multiplexbetrieb können Sensoren zeitlich gestaffelte Abfolgen von Ultraschallimpulsen aussenden, um zu verhindern, dass Sensoren gleichzeitig Signale aussenden. Hierbei senden die Sensoren abwechselnd beziehungsweise nacheinander den Ultraschallimpuls aus und warten auf das reflektierte Echo eines Objekts. Diese Methode verhindert eine gegenseitige Beeinflussung der Sensorsignale. Zusätzlich sind die geforderten Mindestabstände zwischen den Sensoren nicht mehr einzuhalten.

Da die Sensoren nacheinander aktiviert werden, verringert sich allerdings die Ansprech-/Reaktionszeit mit jedem Sensor, der im Multiplex-Verbund ist. Bei internem Multiplexbetrieb müssen die Synchronisationseingänge aller Sensoren miteinander verbunden sein. Je nach Sensortyp/-Familie und Parametrierung läuft der Multiplexbetrieb automatisch oder es muss dem Sensor über das Parametriertool eine Adresse zugewiesen werden. Bei externem Multiplexbetrieb ist ein externes Triggersignal notwendig und der zeitliche Ablauf muss von einer externen Steuerung koordiniert werden. Vorteile des Multiplexbetriebs sind der sichere Schutz vor gegenseitiger Beeinflussung sowie die Zuordnungsmöglichkeit eines Objekts zu einem Sensor.