Industrieller Radar-Sensor mit CAN-Schnittstelle
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Die neuen Radarsensoren von Pepperl+Fuchs sind äußerst kompakt gebaut. Untergebracht im IP68/69 Gehäuse sind sie besonders robust. Zudem erlaubt die Bauform größte Flexibilität bei der Montage. Der dreh- und schwenkbare Sensorkopf vom Radar-Sensor lässt sich in so gut wie jeder Einbausituation optimal auf den Zielbereich ausrichten.
Inhalt
- Funktionsweise Radarsensorik
- Kommunikation und Anschlussfähigkeit der Radarsensoren
- Radar Sensor mit drei Messbetriebsarten
- Fachvortrag zum neuen Radar Sensor
Industrielle Radarsensoren von Pepperl+Fuchs nutzen als physikalisches Prinzip elektromagnetische Wellen bzw. Radarwellen. Diese Radarwellen verfügen über spezielle Eigenschaften, durch die sie sich ideal zur Automation von Anwendungen eignen, in denen andere sensorische Prinzipien an ihre Grenzen kommen: Sie sind nicht anfällig für Störeinflüsse, breiten sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit aus und werden unterschiedlich gut von nahezu allen Materialien reflektiert. Gleichzeitig sind sie jedoch auch in der Lage, die meisten Stoffe bis zu einem gewissen Maß zu durchdringen.
Funktionsweise Radarsensorik
Die Radar-Technologie (Radio Detection And Ranging) nutzt ein aktives Sende- und Empfangsverfahren im Mikrowellen-GHz-Bereich. Der Radarsensor sendet eine elektromagnetische Welle aus, erfasst deren Reflexion und ermittelt anhand der Differenz in Laufzeit und Frequenz die Entfernung und Geschwindigkeit zum Zielobjekt. Da sich elektromagnetische Wellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, geschieht dies praktisch ohne Zeitverzögerung.
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Für die Messung von Distanzen, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung verwenden die Radarsensoren die frequenzmodulierte Dauerstrichmethode (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW). Damit können sie Distanz, Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit von Objekten in ihrem Erfassungsbereich präzise bestimmen. Das Frequenzband von 122 bis 123 GHz ist sehr robust gegenüber Störeinflüssen wie Regen, Nebel, Wind, Staub. Die Sensoren bieten eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und erreichen E1-vergleichbare EMV-Werte. Damit ist eine zuverlässige Messung auch bei Aufgaben mit hohem Störpegel bei leitungsgebundener und hochfrequenter Einstrahlung gewährleistet.
Kommunikation und Anschlussfähigkeit der Radarsensoren
Für den elektrischen Anschluss stehen standardisierte M12-Anschlussstecker sowie speziell für Fahrzeuge entwickelte Stecker wie Deutsch oder AMP Superseal zur Verfügung. Die Messwerte und Parametrierbefehle werden über eine integrierte CANopen-Schnittstelle übermittelt. Über den CAN-Bus oder das FDT-Rahmenprogramm Pactware sowie einen Device Type Manager (DTM) kann man auf zahlreiche Parameter und erweiterte Funktionen zugreifen.
Dabei lässt sich der Sensor flexibel an die jeweilige Anwendung anpassen. Die CANopen-Schnittstelle ermöglicht eine differenzierte Zustandsüberwachung und Diagnose. Zusammen mit einer fehlersicheren SPS eignen sich die Radarsensoren auch für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Anwendungen. Mit nur einem Gerät ist das Sicherheitslevel PL c Kat. 2 erreichbar.
Radar Sensor mit drei Messbetriebsarten
Radarsignale werden von verschiedenen Materialien unterschiedlich reflektiert. Am besten macht das Metall. Winkel-Reflektoren aus Metall, angebracht an geeigneten Stellen im Erfassungsbereich sorgen für eine standardisiert hohe Signalqualität. Nichtmetallische Objekte können durch entsprechende Parametrierung und die Auswahl der Messbetriebsart ausgeblendet werden.
Zur Anpassung der Radarsensoren an die Anwendung stehen drei verschieden Messbetriebsarten zur Verfügung:
Modus Erstes Objekt: Das Objekt, das sich am nächsten zum Sensor befindet, wird materialunabhängig erkannt. Objekte im Ausfahrbereich oder Aktionsradius des Auslegers und Fahrzeugs werden zuverlässig detektiert.
Modus Stärkste Reflexion: Der Sensor erfasst das Objekt mit den besten Reflexionseigenschaften. Ein Füllstand kann hier z. B. durch die Kunststoff-Außenwand eines Tanks gemessen werden.
Modus Schnellstes Objekt: Das Objekt, welches sich am schnellsten auf den Sensor zu- oder von ihm wegbewegt, wird detektiert. Diese Messbetriebsart eignet sich für Aufgaben wie die Wegüberwachung bei fahrerlosen Transportsystemen.
Die große Reichweite der Radartechnik erlaubt die Absicherung verschiedener Bereiche rund um das Fahrzeug. Problemlos ist der Einsatz mehrerer Geräte in unmittelbarer Nähe zueinander möglich, weil sie sich nicht gegenseitig beeinflussen. Die Abtastrate von bis zu 200 Hz erlaubt kurze Reaktionszeiten im Betrieb.
Fachvortrag zum neuen Radar Sensor
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Patrick Koch ist Leiter PM Ultraschall und Radarsensoren bei der Pepperl+Fuchs SE in Mannheim.