スイッチ出力付き超音波センサーの設定方法 入門レベルの配線とテスト方法
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- 出版社
- Zoe
- 発表時間
- 2025/5/23
概要
この記事では、スイッチ出力付き超音波センサーの配線とテストに関する実践的なガイドを紹介します。CSB30シリーズを例に、基本的な設定方法を用いてセンサーの検出範囲内で検出距離を設定する方法を説明します。
スイッチ出力付き超音波センサーを選択する理由
スイッチ出力は、超音波センサーにおいて最もシンプルで広く使用されている信号タイプであり、一般的にPNPまたはNPN構成で提供されます。スイッチ出力は、ON（ロジックに応じて高レベルまたは低レベル）とOFFの2つの状態のみを備えています。そのため、有無検知や、物体があらかじめ定義された検知ゾーンに入ったか出たかを判断するのに最適です。
アプリケーションには通常、次のものが含まれます。
生産ライン上のアイテムの存在を検出する
液面が特定のポイントに達したかどうかを監視する
定義された位置を通過する物体の数を数える
指定された領域内での基本的なオブジェクトの配置
スイッチ出力の主な利点:
シンプルさ：配線は簡単です。センサー出力はPLC、リレー、またはマイクロコントローラーのデジタル入力ピンに直接接続できます。
速度: 複雑なデータ処理を必要とせず、高速なバイナリ フィードバックを必要とするシナリオに適しています。
汎用性: 自動ドアの開閉、衝突回避システムの起動、緊急停止機能の起動など、しきい値ベースの制御タスクに最適です。
ただし、この出力タイプは実際の距離値を提供しないことにご注意ください。正確な距離測定が求められないアプリケーションに最適です。
スイッチ出力付き超音波センサー：概要
スイッチ出力を備えた超音波センサーは、飛行時間型距離測定の原理に基づいて動作します。センサーは測定距離をユーザー定義の閾値と比較し、それに応じたバイナリ（デジタル）信号を出力します。検出した物体が閾値範囲内に入ると、センサーの出力状態が切り替わります。これにより、アラーム、制御ロジック、またはデバイスの起動に使用できます。
動作原理：距離測定と閾値切り替え
1. 超音波伝送とエコー検出
センサーは送信機から高周波超音波パルス（通常20～40kHz、人間には聞こえない）を発信します。これらの超音波は空気中を伝わり、近くの物体に反射して、センサーに内蔵された受信機で受信されます。
パルスの発信とエコーの受信の間の時間間隔 (Δt) を測定することにより、センサーは次の式を使用して物体までの距離を計算します。
d = v × Δt / 2,
ここで、v は空気中の音速（温度補正を適用した場合、約 340 m/s）です。
2. 閾値比較とデジタル出力
ユーザーは、ポテンショメータ、ボタン、または通信インターフェースを介してスイッチングしきい値を設定できます。
センサー内部のマイクロコントローラ (MCU) は、リアルタイムで測定された距離をしきい値と継続的に比較します。
距離≤しきい値の場合、出力は（ロジックに応じて）高レベルまたは低レベルに切り替わり、物体の存在を示します。
距離 > 閾値の場合、出力は元に戻り、物体が検出されなかったことを示します。
3. 出力信号フォーマット
出力は標準のデジタル GPIO 信号であり、次の用途に適しています。
リレー、インジケーター、ブザーなどを直接制御します。
PLC、マイクロコントローラ、またはその他のデジタル制御システムへの入力。
スイッチ出力付き超音波センサの設定手順
超音波センサー接続
1. センサーを取り付けてケーブルを接続する
まず、超音波センサーを設置場所にしっかりと取り付けます。適切なケーブルを使用してセンサーをシステムに接続し、コネクタインターフェースでしっかりと確実に接続してください。
2. 5芯ケーブルの配線
センサーの 5 本のワイヤは、標準のカラー コードに従って接続する必要があります。
茶色：正電源（+V）に接続します
青：マイナス電源（0V）に接続します
黒：スイッチング出力信号（スイッチング出力）
グレー：検出ポイントを設定するためのティーチインワイヤ
白: 将来の使用またはオプション機能のために予約されています（具体的な手順については製品マニュアルを参照してください）
超音波距離測定
3. スイッチングポイント設定のティーチイン手順（ウィンドウモード）
このセンサーでは、検出範囲内に 2 つのスイッチング ポイントを構成して、定義された検知ウィンドウを作成できます。
最初の検出ポイント（A1）：
目的の検出範囲の開始点を表す位置 A1 にターゲット オブジェクトを配置します。
灰色のティーチインワイヤーを0V（マイナス極）に一時的に接続します。センサーのインジケータLED（通常は緑）が3回点滅したら、ワイヤーを外します。これで最初のスイッチングポイントが設定されたことが確認できます。
2番目の検出ポイント（A2）：
オブジェクトを検出ウィンドウの終点を表す位置 A2 に移動します。
灰色のワイヤーを+V（プラス極）に一時的に接続します。LEDが再び3回点滅したら、ワイヤーを外します。
この段階で、センサーはウィンドウ モードのデュアル ポイント構成を正常に完了し、システムは動作できる状態になります。
推奨超音波センサー
- 型式: CSB30-2000-J60-E3-V15
- 検出範囲：100～2000 mm
- 検出範囲：100～2000 mm
- ブラインドゾーン：0～100 mm
- 解像度: 0.17 mm
- 解像度: 0.17 mm
- 再現性：フルスケール値の±0.15%
- 絶対精度: ±1% (温度ドリフト補正機能内蔵)
- 応答時間: 82 ミリ秒
- 応答時間: 82 ミリ秒
- スイッチングヒステリシス: ±2 mm
- スイッチング周波数：10 Hz
- 入力タイプ:同期および学習機能付き
- 出力タイプ: E3/E5: 1 PNPスイッチ出力、NO/NC
- 重量: 105g
- 動作電圧: 10～30 V DC、逆極性保護
- 動作電圧: 10～30 V DC、逆極性保護
- 過電力保護：200mA、赤色のライトと緑色のライトが同時に点滅
- 負荷インピーダンス: I / 0-300オーム、U / > 1kオーム
- 無負荷電流: ≤ 30 mA
- 材質：銅ニッケルメッキ、プラスチック製継手、ガラス繊維入りエポキシ樹脂
- 接続タイプ: 5ピンM12コネクタ
- 保護等級: IP 67
- 周囲温度: -25°C~+70°C (248~343K)
関連センサー
検出範囲: 100～2000 mm 材質: 銅ニッケルメッキ、プラスチック製継手 接続タイプ: 5ピンM12コネクタ 出力方法: 1 PNPスイッチ出力、NO/NC
検出範囲: 30〜300 mm、50〜500 mm、60〜1000 mm 材質: 銅ニッケルメッキ、プラスチック製継手 接続タイプ: 5ピンM12コネクタ
検出範囲: 20〜120mm 材質: 銅ニッケルメッキ 接続タイプ: 4ピンM12コネクタ 出力方法: 1 NPNスイッチ出力、NO/NC
溝の深さ: 68 mm スロット幅: 5 mm 材質: 金属、アルミニウム 接続タイプ: 4ピンM8コネクタ
