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Principe des détecteurs ultrasoniques (5e partie) : simplicité d'installation et de montage

Nettoyage du détecteur ultrasonique

Ultrasonic sensor used for detection of printed circuit boards (PCB)
Dans cette application, un détecteur ultrasonique est utilisé pour détecter des cartes de circuits imprimés. Que faut-il prendre en compte lors de l'installation et du montage des détecteurs ultrasoniques ?

Les détecteurs ultrasoniques peuvent être installés et fonctionner dans n'importe quelle position ; ils ne se laissent pas influencer par les conditions environnementales. Cependant, il est important de connaître certains points avant d'installer des détecteurs ultrasoniques, afin de garantir des résultats de mesure optimaux. Par exemple, lors du nettoyage du détecteur ultrasonique, assurez-vous de l'intégrité de sa surface (couche de découplage) et de la mousse intégrée qui entoure le transducteur. La présence de gouttes d'eau ou de croûtes sur la couche de découplage peut nuire au bon fonctionnement du détecteur ultrasonique. Remarque : un léger dépôt de poussière n'est pas déterminant.

Sens d'actionnement

Les objets à détecter peuvent traverser le faisceau sonore dans n'importe quel sens. Les points de détection anticipés peuvent être estimés avec précision à l'aide des plages et courbes de réponse indiquées dans les fiches techniques du détecteur ultrasonique.

Propriétés de la surface de l'objet

Les détecteurs ultrasoniques peuvent détecter des éléments solides, liquides et en poudre. Les propriétés de la surface de l'objet sont déterminantes pour l'évaluation de l'écho par le détecteur. La réflexion idéale est obtenue avec des surfaces planes et lisses placées à angles droits par rapport au faisceau. La déviation angulaire de la plaque de mesure ne doit pas dépasser 3°, afin d'assurer la fiabilité de la détection.

Les propriétés des matériaux telles que la transparence, la couleur ou le traitement de la surface (polie ou matte) n'a pas d'incidence sur la fiabilité de la détection. Les surfaces rugueuses renvoient l'énergie acoustique dans plusieurs directions, ce qui réduit le champ de détection total. Réciproquement, les surfaces rugueuses autorisent une plus grande déviation angulaire, grâce à la réflexion diffuse prédominante du signal ultrasonique.

Cette caractéristique peut être utilisée pour détecter les niveaux de remplissage ou les tas de matériaux grossiers avec une déviation angulaire pouvant atteindre 45° (avec une plage réduite).

Les objets suivants sont particulièrement bien détectés :

  • Tout objet lisse et solide, aligné perpendiculairement à l'angle du faisceau ;
  • Tout objet solide à la surface rugueuse provoquant une réflexion diffuse, aligné de façon aléatoire ;
  • Surfaces liquides dont l'angle avec l'axe du faisceau est inférieur à 3°.

Les matériaux suivants sont mal détectés :

  • Matériaux qui absorbent les signaux ultrasoniques, comme le feutre, le coton, les textiles bruts ou la mousse ;
  • Matériaux dont la température est supérieure à 100° C.

Pour ces matériaux, il est recommandé d'utiliser une cellule en mode barrage.


Faisceau sonore et écart


La courbe de réponse du détecteur ultrasonique est aussi appelée faisceau sonore. Les objets sont détectés dans le faisceau sonore s'ils renvoient suffisamment de son au détecteur ultrasonique. La courbe de réponse dépend des propriétés réfléchissantes de l'objet. C'est pourquoi des schémas représentant le faisceau sonore pour plusieurs objets standards sont fournis dans les fiches techniques. Le faisceau sonore n'a pas de limites précises définies et il est sensible aux variations de l'environnement, comme la température ou l'humidité.

Si des objets acoustiquement réfléchissants non désirés sont présents dans une application, il est nécessaire de laisser un écart autour du faisceau sonore. C'est le seul moyen d'éviter une commutation incorrecte par des réflexions non voulues.

La courbe de réponse 2 (barre ronde de 25 mm) peut servir d'indication pour les applications avec de petits objets ronds et faiblement réfléchissants. Elle peut également être utilisée pour des surfaces lisses orientées parallèlement à l'axe du faisceau du détecteur ultrasonique (paroi interne d'un récipient, tuyaux). Pour les plus gros objets ayant de bonnes propriétés réfléchissantes (bords parasites), il est nécessaire de laisser un écart correspondant au minimum à la courbe de réponse 1 (panneau plat 100 mm x 100 mm).

S'il n'est pas possible de maintenir les écarts, de nombreux détecteurs ultrasoniques Pepperl+Fuchs permettent de modifier le faisceau sonore. Il est possible de réaliser cette procédure via des boutons d'apprentissage ou un logiciel et une interface de programmation. Le logiciel peut être utilisé pour supprimer de manière sélective les objets parasites situés dans le champ de détection (suppression de cible fixe).


Écarts minimum pour le montage en parallèle des détecteurs ultrasoniques

Afin d'empêcher une diaphonie entre les détecteurs ultrasoniques montés en parallèle et fonctionnant sur la même plage de détection, il est nécessaire de respecter les distances minimum entre les détecteurs. Ces distances sont spécifiées dans l'illustration ci-dessous. Les valeurs indiquées dans le tableau sont données à titre de référence. Elles sont applicables si les angles de faisceaux sont parallèles entre eux et que la surface des objets est correctement orientée par rapport aux axes des angles de faisceau. L'espacement réel requis (X) dépend de l'alignement, du type et de la surface de la cible située dans le faisceau sonore.


Écarts minimum pour le montage en face à face des détecteurs ultrasoniques

Les intervalles indiqués dans le tableau ci-dessous doivent être respectés pour le montage en face à face. Si des interférences surviennent, il faut envisager d'augmenter l'espacement (X) ou, si nécessaire, activer la fonction de synchronisation ou de multiplexage. Les détecteurs ultrasoniques synchronisés et non synchronisés ne doivent pas être montés en face à face.


Maintenant disponible : Guide technique sur les détecteurs ultrasoniques