Cảm biến siêu âm SICK UM18 – Đo khoảng cách ổn định trong không gian hẹp

Trong sản xuất, không phải vật thể nào cũng dễ phát hiện bằng ánh sáng. Chai nhựa trong, bề mặt bóng hoặc chi tiết màu đen thường làm tín hiệu quang thiếu ổn định. Ánh sáng môi trường thay đổi cũng có thể ảnh hưởng kết quả.

Cảm biến siêu âm SICK UM18 khắc phục hạn chế này bằng nguyên lý sóng âm. Thiết bị xác định vật thể mà không phụ thuộc nhiều vào màu sắc. Cảm biến phù hợp với máy đóng gói, băng tải, bồn chứa và hệ thống cấp liệu.

Thiết kế ren M18 giúp UM18 dễ lắp trong không gian hạn chế. Dòng sản phẩm có nhiều khoảng đo và kiểu ngõ ra. Người dùng có thể lựa chọn theo đúng nhiệm vụ điều khiển.

Thông tin dòng sản phẩm được hãng công bố tại danh mục cảm biến siêu âm SICK UM18.

Vì sao SICK UM18 phù hợp với vật thể khó nhận biết?

Đo bằng sóng âm, không phụ thuộc màu sắc

SICK UM18 phát xung siêu âm về phía mục tiêu. Sóng âm chạm bề mặt rồi phản hồi về đầu dò. Bộ xử lý tính khoảng cách dựa trên thời gian truyền và nhận tín hiệu.

Nguyên lý này không cần vật thể phản xạ ánh sáng. Chai trong suốt, hộp tối màu hoặc bề mặt có độ bóng vẫn có thể được nhận biết. Dây chuyền nhờ đó ít phải điều chỉnh khi thay đổi mẫu bao bì.

Cảm biến còn hoạt động theo phương pháp không tiếp xúc. Đầu dò không chạm vào sản phẩm hoặc nguyên liệu. Đặc điểm này giúp giảm mài mòn và hạn chế ảnh hưởng đến vật liệu mềm.

Tuy nhiên, khả năng phản xạ âm vẫn cần được xem xét. Bề mặt quá nghiêng có thể làm sóng lệch khỏi đầu thu. Vật liệu xốp hoặc mềm cũng có thể hấp thụ một phần tín hiệu.

Thân ren M18 dễ tích hợp vào máy

Dòng UM18 sử dụng kiểu thân trụ nhỏ gọn. Ren M18 hỗ trợ lắp xuyên qua giá đỡ và cố định bằng đai ốc. Kỹ thuật viên có thể điều chỉnh vị trí cảm biến khá thuận tiện.

SICK cung cấp phiên bản đầu phát thẳng và đầu phát góc. Loại thẳng phù hợp khi mục tiêu nằm phía trước cảm biến. Loại góc thích hợp với vị trí thiếu chiều sâu lắp đặt.

Một số model dùng thân kim loại, đầu nối M12 và đèn báo trạng thái. Cấu tạo này giúp việc đấu nối, kiểm tra và thay thế nhanh hơn. Người vận hành cũng dễ nhận biết nguồn cấp hoặc trạng thái ngõ ra.

Cách lựa chọn cảm biến SICK UM18 đúng nhu cầu

Xác định khoảng cách đo thực tế

Khoảng cách gần nhất là dữ liệu cần kiểm tra đầu tiên. Vật thể không được nằm trong vùng mù của cảm biến. Nếu mục tiêu quá gần, đầu dò có thể chưa xử lý được tín hiệu phản hồi.

Khoảng cách xa nhất nên nằm trong vùng hoạt động tiêu chuẩn. Không nên lựa chọn chỉ dựa vào giới hạn đo lớn nhất. Kích thước và góc đặt của mục tiêu cũng ảnh hưởng khả năng phát hiện.

Dòng UM18 có nhiều phạm vi làm việc. Các nhóm thông dụng gồm 20–150 mm, 30–250 mm, 65–350 mm và 120–1.000 mm. Mỗi khoảng đo phù hợp với một nhóm ứng dụng riêng.

Loại tầm ngắn thường dùng cho chi tiết nhỏ hoặc vị trí cơ cấu. Nhóm tầm trung phù hợp với bao bì và băng tải. Phiên bản đo xa thích hợp cho bồn chứa hoặc cuộn vật liệu.

Phân biệt ngõ ra đóng ngắt và analog

Ngõ ra đóng ngắt phù hợp khi PLC chỉ cần nhận trạng thái. Tín hiệu có thể dùng để xác nhận sản phẩm, đếm chai hoặc cảnh báo đầy. Đây là lựa chọn gọn cho các yêu cầu có hoặc không.

Ngõ ra analog phù hợp với phép đo liên tục. Tín hiệu 0–10 V hoặc 4–20 mA thay đổi theo khoảng cách. PLC có thể quy đổi giá trị thành mức chứa, vị trí hoặc đường kính cuộn.

Người mua cần kiểm tra chuẩn tín hiệu trước khi đặt hàng. Hai cảm biến cùng kích thước M18 chưa chắc thay thế trực tiếp. Khác biệt ngõ ra có thể khiến PLC không nhận đúng tín hiệu.

Cân nhắc IO-Link cho hệ thống tự động

Một số phiên bản UM18-2 Pro hỗ trợ IO-Link. Giao tiếp này truyền giá trị quá trình, tham số và dữ liệu chẩn đoán. Cấu hình cảm biến có thể được quản lý từ hệ thống điều khiển phù hợp.

Khi thay cảm biến, dữ liệu cài đặt có thể được nạp lại. Kỹ thuật viên không phải thiết lập toàn bộ bằng tay. Thời gian dừng máy nhờ đó được rút ngắn.

Model UM18-21212E211 hỗ trợ IO-Link 1.1, hai ngõ ra push-pull PNP/NPN và chức năng lưu tham số. Thông tin này được thể hiện trong datasheet chính thức của SICK.

Ứng dụng thực tế của cảm biến siêu âm SICK UM18

Phát hiện chai và bao bì trên băng tải

Chai nhựa hoặc thủy tinh trong thường gây khó cho cảm biến quang. UM18 phát hiện bề mặt bằng sóng âm nên ít phụ thuộc độ trong. Thiết bị có thể xác nhận chai trước khi chiết rót hoặc đóng nắp.

Trên máy đóng gói, cảm biến còn nhận biết hộp, khay và túi sản phẩm. Tín hiệu được truyền về PLC để điều khiển cơ cấu chặn hoặc phân loại. Dây chuyền có thể đổi mẫu bao bì mà không phải thay nguyên lý đo.

Khi sử dụng với chai có bề mặt cong, vị trí lắp cần được thử nghiệm. Góc phản xạ không phù hợp có thể làm tín hiệu suy giảm. Kiểm tra bằng mẫu thật giúp xác định vị trí ổn định hơn.

Theo dõi mức nguyên liệu trong bồn

Cảm biến được lắp phía trên và hướng xuống bề mặt nguyên liệu. Khoảng cách đo sẽ thay đổi theo mức chứa. Phương pháp này không yêu cầu đầu dò tiếp xúc trực tiếp với môi chất.

Phiên bản đóng ngắt phù hợp với cảnh báo mức cao hoặc thấp. Phiên bản analog được dùng khi hệ thống cần hiển thị liên tục. PLC có thể quy đổi khoảng cách thành phần trăm dung tích.

SICK UM18 có thể ứng dụng với nhiều chất lỏng và vật liệu rời. Tuy nhiên, bọt dày hoặc bụi mạnh cần được kiểm tra trước. Bề mặt dao động lớn cũng có thể làm giá trị thay đổi.

Kiểm soát cuộn màng và vị trí cơ cấu

Trong máy đóng gói, đường kính cuộn màng giảm dần khi vận hành. UM18 theo dõi sự thay đổi mà không chạm vào vật liệu. Hệ thống có thể cảnh báo trước khi cuộn hết hoàn toàn.

Tín hiệu đo còn được dùng để điều chỉnh tốc độ cấp màng. Giải pháp này phù hợp với ngành bao bì, giấy, dệt và nhựa. Việc đo không tiếp xúc giúp tránh trầy xước vật liệu.

Ngoài ra, cảm biến có thể giám sát bàn nâng hoặc cụm trượt. PLC nhận giá trị khoảng cách để kiểm soát vị trí. Phương pháp này hạn chế hao mòn so với cơ cấu đo tiếp xúc.

Những lưu ý quan trọng khi lắp đặt UM18

Đặt đầu dò đúng hướng với bề mặt

Mặt phát sóng nên hướng gần vuông góc với mục tiêu. Cách lắp này giúp tín hiệu phản hồi quay về đầu thu. Bề mặt nghiêng mạnh có thể làm sóng phản xạ sang hướng khác.

Giá đỡ cần đủ chắc và hạn chế rung. Rung động làm góc đo thay đổi trong quá trình vận hành. Giá trị đầu ra có thể dao động dù mục tiêu đứng yên.

Khi đo mức, nên tránh đặt cảm biến ngay trên dòng nguyên liệu nạp vào. Dòng chảy liên tục có thể tạo bề mặt không ổn định. Vị trí đo nên đại diện đúng mức chứa trong bồn.

Hạn chế nhiễu giữa nhiều cảm biến

Nhiều cảm biến siêu âm đặt gần nhau có thể gây nhiễu chéo. SICK quy định khoảng cách lắp khác nhau cho từng nhóm UM18. Nếu không đủ khoảng cách, cần sử dụng chế độ đồng bộ hoặc multiplex.

Theo hướng dẫn của hãng, tối đa 20 thiết bị có thể được kết nối cho một số cấu hình phù hợp. Chế độ multiplex cho phép các cảm biến phát sóng lần lượt. Giải pháp này giảm nguy cơ nhận nhầm tín hiệu từ đầu dò bên cạnh. Hướng dẫn vận hành UM18-2 Pro trình bày cụ thể khoảng cách lắp và phương pháp đồng bộ.

Người lắp cũng cần kiểm tra thời gian đáp ứng. Băng tải chạy nhanh đòi hỏi cảm biến xử lý đủ nhanh. Không nên chỉ chọn dựa vào tầm đo và hình dáng sản phẩm.

Model SICK UM18 tham khảo và hướng dẫn báo giá

So sánh một số model phổ biến

Model	Khoảng hoạt động	Kiểu tín hiệu	Gợi ý ứng dụng
UM18-21212E211	65–350 mm	Hai ngõ ra push-pull, IO-Link	Băng tải, kiểm tra bao bì, phát hiện vị trí
UM18-217127111	20–150 mm	Analog 0–10 V	Đo chi tiết nhỏ, khoảng cách ngắn
UM18-218126111	120–1.000 mm	Analog 4–20 mA	Đo mức, cuộn vật liệu, khoảng cách xa

UM18-217127111 có ngõ ra điện áp 0–10 V, nguồn DC 10–30 V và đầu nối M12 năm chân. Model này có cấp bảo vệ IP65/IP67 theo tài liệu SICK UM18-217127111.

UM18-218126111 sử dụng ngõ ra dòng 4–20 mA. Khoảng hoạt động tiêu chuẩn đạt 120–1.000 mm. Giới hạn đo có thể đạt 1.300 mm trong điều kiện phù hợp, theo datasheet UM18-218126111.

Các model trên chỉ mang tính tham khảo. Mã đầy đủ cần được đối chiếu trước khi đặt hàng. Một ký tự khác có thể làm thay đổi tầm đo, ngõ ra hoặc hướng phát sóng.

Thông tin cần cung cấp khi yêu cầu báo giá

Khách hàng thay thế cảm biến cũ nên gửi đầy đủ model và ảnh tem. Số lượng cùng loại cáp đang sử dụng cũng cần được cung cấp. Những dữ liệu này giúp kiểm tra đúng cấu hình hiện hữu.

Với ứng dụng mới, cần xác định khoảng cách nhỏ nhất và lớn nhất. Vật liệu, hình dạng mục tiêu và tốc độ máy cũng rất quan trọng. Kỹ thuật viên cần biết PLC sử dụng tín hiệu số hay analog.

SICK UM18 có phát hiện được vật màu đen không? Có thể. Thiết bị không nhận biết vật thể dựa trên màu sắc. Hiệu quả thực tế còn phụ thuộc hình dạng và khả năng phản xạ âm.

UM18 có đo được chai trong suốt không? Cảm biến phù hợp với nhiều loại chai trong. Góc lắp cần được thử nghiệm trên đúng mẫu chai.

Có thể dùng UM18 để đo mức chất lỏng không? Có thể dùng cho nhiều ứng dụng đo mức không tiếp xúc. Bọt, hơi và chuyển động bề mặt cần được xem xét.

Hoàng Thiên Phát cung cấp cảm biến siêu âm SICK UM18 cho máy đóng gói, băng tải và hệ thống đo mức. Sản phẩm được kiểm tra theo model, tầm đo và ngõ ra trước khi báo giá.