Configuratie en mogelijke toepassingen van radarsensoren

Zelfs onder de meest ongunstige omstandigheden leveren industriële radarsensoren van Pepperl+Fuchs betrouwbare meetresultaten. Regen, mist, wind en stof: het werkingsprincipe van de elektromagnetische golf is bestand tegen uitdagende omgevingsomstandigheden en is extreem temperatuurstabiel. Daarnaast heeft de VariKont-L2-behuizing beschermingsklasse IP68/69. Deze combinatie van een werkingsprincipe met geringe interferentie en een uitermate robuust sensorontwerp zorgt dat één apparaattype kan worden gebruikt voor zeer uiteenlopende toepassingen, als het juist wordt geconfigureerd. Hiervoor zijn drie verschillende meetmodi beschikbaar:

1. Eerste object: materiaalonafhankelijke detectie van het object dat zich het dichtst bij de radarsensor bevindt

2. Beste reflectie: detectie van het object met de beste reflectie-eigenschappen, zelfs dóór tussenliggende objecten

3. Hoogste snelheid: detectie van het object dat het snelst naar de radarsensor toe of ervan weg beweegt

Voorbeeld: Voorkomen van botsingen en beperken van de topsnelheid van vorkheftrucks

Vanwege het grote detectiebereik van de industriële radarsensoren kunnen verschillende gebieden rondom vorkheftrucks op betrouwbare wijze worden beveiligd. Er kunnen zonder problemen meerdere radarsensoren worden toegepast op één voertuig, aangezien de apparaten elkaar niet beïnvloeden dankzij de gebruikte frequentiemodulatie die geen handmatig geïnitieerd synchronisatieproces vereist. Voor een optimale beveiliging van de te bewaken delen adviseren wij het gebruik van de meetmodus "eerste object". In deze bedrijfsmodus wordt het object gedetecteerd dat zich het dichtst bij de sensor bevindt, ongeacht het materiaal. Afhankelijk van de bewegingssnelheid en de bijbehorende reactiesnelheid is ook een hoge sampling rate vereist. Deze kan worden ingesteld met parameters tot maximaal 200 Hz.

Daarnaast kunnen radarsensoren worden gebruikt voor het effectief verlagen van de topsnelheid van vorkheftrucks: Terwijl een hoge snelheid nog steeds een voordeel is wanneer buiten wordt gereden waar de omgeving gewoonlijk goed zichtbaar is, is een bepaalde beperking noodzakelijk in fabrieken en magazijnen, om veiligheidsredenen. Een verticaal uitgelijnde radarsensor die het plafond van de hal of de metalen kruisschoren eronder detecteert, kan worden gebruikt om onmiddellijk te bepalen wanneer de vorkheftruck een overdekte ruimte binnen is gereden. In dit geval wordt de topsnelheid automatisch beperkt tot een toelaatbaar niveau, en deze beperking wordt pas weer opgeheven wanneer de vorkheftruck de hal verlaat. Als meetmodus wordt "eerste object" of "beste reflectie" aanbevolen. Er kunnen een hoge filtersterkte en een lage sampling rate worden ingesteld om een ongewenste snelheidsafname te voorkomen onder kruisbalken of bruggen in het open veld.

Materialen zonder grote elektrische geleidbaarheid reflecteren elektromagnetische golven en dragen ze over. Reflecties treden hier op bij elke overgang (materiaalovergang). Meestal betreft dit de overgang van lucht naar materiaal en van materiaal naar lucht. Er treden absorptieverliezen van de radargolven op in het materiaal. Als deze absorptieverliezen tamelijk gering zijn, zoals bij bepaalde kunststoffen, wordt de elektromagnetische golf zonder grote verliezen overgedragen door het materiaal en komt deze aan de andere kant eruit.

Voorbeeld: Penetratie van buitenste laag van tank

Deze mogelijkheid van de radargolf om door verschillende materialen te dringen kan handig zijn voor bepaalde toepassingen. Aan de ene kant kan ze worden gebruikt om een visueel aantrekkelijk machineontwerp te maken door sensoren aan het zicht te onttrekken en ze te beschermen tegen externe invloeden achter een kunststof plaat. Aan de andere kant kan dit kenmerk worden gebruikt om bijvoorbeeld het vulniveau te meten in gesloten tanks zonder dat een gat hoeft te worden geboord of gezaagd in de buitenste laag. De basisvereisten hiervoor zijn dat het gemeten medium een hoge reflectiviteit heeft en dat de materiaaleigenschappen van de tank of het punt waardoor de sensor metingen uitvoert een goede transmissie van de radargolf toestaan.

Metingen moeten worden uitgevoerd in de bedrijfsmodus "beste reflectie". Vanwege de meerdere overgangen van lucht naar materiaal en omgekeerd kunnen de verliezen (demping door materiaal) ook leiden tot kleine afwijkingen van de gemeten waarde. Deze blijft echter constant in de toepassing als de materiaaleigenschappen gelijk blijven. Als het niveau binnen het detectiebereik van de sensor beperkt is, moet de minimale afstand tot het oppervlak van het medium worden uitgedrukt door een voorgrondonderdrukking en de maximale afstand van de sensor tot de vloer door een achtergrondonderdrukking.

Hoekreflectoren bestaan uit drie verbonden metalen gelijkbenige driehoeken. Door hun grote mate van reflectiviteit, zelfs met hoekafwijkingen van de sensor, worden ze vaak gebruikt als referentiedoelen voor het bepalen van het optimale bereik. Als een hoekreflector wordt bevestigd op een object dat zwak reflecterend is of niet optimaal is uitgelijnd met de radarsensor, neemt de reflecterende oppervlakte ervan aanzienlijk toe. Hierdoor wordt het eenvoudig om metingen te stabiliseren op het gewenste doelobject en verschillende toepassingen naar behoefte te optimaliseren.

Voorbeeld: Afstandsmeting in de kraanarm

Een voorbeeld van een toepassing waarin effectief gebruik wordt gemaakt van hoekreflectoren, is de efficiënte ondersteuning van nauwkeurige aansturing van mobiele kraangieken. De radarstraal van een in de hoofdgiek gemonteerde radarsensor wordt gericht op een hoekreflector die zich aan het uiteinde van de hydraulische telescopische giek bevindt. Als de telescopische koppeling nu voorwaarts of achterwaarts beweegt wanneer de giek wordt uitgeschoven of ingetrokken, registreert de sensor deze verandering van de afstand en stuurt hij de waarden door naar het kraanbedieningssysteem als basis voor verdere afstelprocessen. Aangezien vuilafzettingen en residu van hydraulische olie het meten bemoeilijken, wordt de meetmodus "beste reflectie" gebruikt voor het meten van de hoekreflector als gedefinieerd doelobject, aangezien deze te allen tijde een constante en stabiele reflectieamplitude heeft.

Het is echter ook van belang om andere reflecties binnen het detectiebereik van de sensor te controleren. Dit kan worden geëvalueerd door maximaal tien reflecties te registreren in één meetcyclus (afstandswaarden met reflectieamplitude) via de "Lijst met reflectiearrays". De uitlijning van de sensor op het referentiedoel is hierbij cruciaal voor het verkrijgen van een stabiel signaal via de ingestelde bedrijfsmodus. Idealiter moet ook de voorgrondonderdrukking worden ingesteld op de minimale afstand tussen de sensor en de reflector, om onjuiste reflecties te voorkomen.