Cum să selectați și să aplicați radarul pentru detectarea în medii dificile

Aplicațiile industriale și în aer liber, precum și alte medii dificile, prezintă condiții care pot interfera cu tehnologiile de teledetecție, cum ar fi senzorii cu ultrasunete. Condițiile meteorologice nefavorabile, praful și resturile, dar și mediile complexe de detectare, sunt câteva dintre problemele care pot afecta senzorii standard.

Senzorii radar pot face față acestor provocări, detectând ținte în mișcare și staționare în diferite condiții ambientale. Articolul de față analizează scenariile în care radarul poate fi mai performant decât opțiunile alternative. Acesta examinează mai multe tipuri de senzori radar de la Banner Engineering, aplicațiile acestora și considerentele de proiectare care trebuie luate în calcul la selectarea unui senzor.

De ce să folosiți senzori radar?

Radarul este rezistent la ploaie, praf și alte substanțe comune în suspensie, funcționează la fel de bine în spații luminoase și neiluminate și nu este afectat de variațiile de temperatură și de vânt. Acesta poate detecta suprafețe cu o gamă largă de finisaje, geometrii și culori și, de asemenea, poate penetra materiale neconductoare, permițând senzorilor radar să privească în interiorul containerelor.

În plus, radarul poate fi utilizat pe distanțe relativ lungi, fiind în același timp rezistent la diafonie, ceea ce îi conferă avantaje pentru aplicațiile cu rază scurtă de acțiune, în care senzorii se află în imediata apropiere.

Cum funcționează radarul

Radarul funcționează pe baza ricoșării undelor electromagnetice de pe obiectele țintă, determinând distanța în funcție de timpul de întoarcere a semnalului. Senzorii radar utilizează două tehnologii principale: unde continue modulate în frecvență (FMCW) și radar coerent cu impulsuri (PCR).

Radarul FMCW emite un flux constant de unde radio, permițând monitorizarea neîntreruptă a obiectelor în mișcare și staționare. Senzorii PCR trimit unde radio în impulsuri, folosind, de obicei, emițătoare de mică putere. Acest lucru face ca senzorii PCR să fie mai potriviți pentru aplicații cu rază scurtă de acțiune.

Gama și sensibilitatea materialului sunt, de asemenea, puternic influențate de frecvența de funcționare. Frecvențele joase sunt mai potrivite pentru detectarea pe distanțe lungi și funcționează bine cu materiale care au constante dielectrice ridicate, cum ar fi metalele și apa. Frecvențele mai înalte oferă o precizie mai mare și sunt mai potrivite pentru detectarea obiectelor mai mici și a unei varietăți mai mari de materiale.

Modele de fascicule și zone de detectare

Senzorii radar pot fi optimizați pentru a se concentra pe anumite zone de interes și pentru a urmări unul sau mai multe obiecte. Parametrii cheie includ modelul fasciculului, zonele de detectare și zonele moarte.

Senzorii radar emit unde radio într-un model specific, definit de unghiuri orizontale și verticale. Modelele de fascicule înguste oferă o detecție precisă și o rază de acțiune mai mare, în timp ce modelele de fascicule largi acoperă zone mai mari și detectează mai bine obiectele de formă neregulată.

Mulți senzori radar permit configurarea mai multor zone de detectare în modelul lor de fascicule. Această caracteristică permite scenarii de detecție mai complexe, cum ar fi setarea unor parametri diferiți pentru zonele apropiate și îndepărtate în aplicații de evitare a coliziunilor.

Zona moartă este zona situată imediat în fața senzorului, unde detecția nu este sigură. Senzorii cu frecvență mai mare au, în general, zone moarte mai scurte.

Identificarea senzorului radar optim: începeți cu elementele de bază

Există numeroși factori care trebuie luați în considerare atunci când selectați un senzor radar. Pe lângă parametrii de funcționare de bază, senzorii radar au diverse caracteristici care le influențează costul, durabilitatea și ușurința de utilizare. Figura 1 oferă o schemă de flux care ilustrează unele dintre aceste puncte de decizie, folosind ca exemplu senzorii radar de la Banner Engineering.

Figura 1: Este prezentată o schemă de flux care ilustrează procesul de alegere a unui senzor radar. (Sursa imaginii: Banner Engineering)

Seria Q90R de la Banner Engineering este un punct de plecare util. Acești senzori FMCW funcționează la 60 gigahertzi (GHz), echilibrând raza de acțiune, precizia și capacitățile de detectare a materialelor. Au o rază de detecție de la 0,15 metri (m) la 20 m, o zonă moartă de 150 milimetri (mm) și două zone de detecție configurabile.

Un exemplu de caz de utilizare pentru acești senzori este detectarea sosirii camioanelor la o platformă de încărcare. Aici, modelul relativ larg al fasciculului de 40° x 40° ușurează găsirea unei locații de montare care să păstreze platforma în câmpul vizual.

Q90R2-12040-6KDQ (Figura 2) se bazează pe aceste capacități cu un câmp vizual larg, configurabil (120° x 40°) și pe capacitatea de a urmări două ținte, ceea ce îi permite să abordeze scenarii de detectare mai complexe.

Figura 2: Senzorul radar FMCW Q90R2-12040-6KDQ funcționează la 60 GHz, poate urmări două ținte și are un câmp vizual larg, configurabil. (Sursa imaginii: Banner Engineering)

Selectarea unui radar pentru aplicații cu fascicul îngust

În unele aplicații, radarul trebuie să detecteze o țintă mică. Aici, un senzor din seria T30R (Figura 3) este o alegere bună. Senzorii au un model de fascicul de 15° x 15° sau 45° x 45°, o frecvență de funcționare de 122 GHz, o rază de detecție de 25 m, o zonă moartă de 100 mm și două zone de detecție configurabile.

Cu fasciculul său îngust și frecvența ridicată de funcționare, această familie de senzori oferă detecție precisă în zone specifice. De exemplu, pot fi utilizați pentru a monitoriza nivelurile în containere înguste.

Figura 3: Seria T30R funcționează la 122 GHz, are un fascicul de 15° x 15° și oferă detecție precisă. (Sursa imaginii: Banner Engineering)

Versiunea T30RW este disponibilă într-o carcasă IP69K potrivită pentru medii cu spălare la presiune și temperatură ridicate, cum ar fi spălătoriile auto. Acesta are o rază de detecție de 15 m și un fascicul de 15° x 15°.

Selectarea unui senzor radar pentru feedback vizual

În timp ce senzorii radar se integrează, de obicei, în sisteme de automatizare mai mari, un indicator de stare la prima vedere poate fi util. La o stație de încărcare a vehiculelor electrice (EV), de exemplu, un afișaj vizual îi poate ajuta pe șoferi să își poziționeze corect vehiculele.

Pentru astfel de aplicații, ledurile încorporate ale seriei K50R au un rol important.

De remarcat sunt modelele Pro, cum ar fi K50RPF-8060-LDQ (Figura 4), care oferă un ecran colorat, ușor de interpretat.

Figura 4: K50RPF-8060-LDQ încorporează leduri pentru feedback vizual. (Sursa imaginii: Banner Engineering)

Specificațiile cheie pentru seria K50R includ o frecvență de funcționare de 60 GHz, o rază de detecție de 5 m, o zonă moartă de 50 mm, două zone de detecție configurabile și modele de fascicule de 80° x 60° sau 40° x 30°.

Selectarea unui senzor radar cu rază lungă de acțiune

Pentru aplicațiile care necesită detectarea pe distanțe mai mari, radarul care funcționează la 24 GHz este adesea cea mai bună alegere. Aceste dispozitive cu frecvență mai joasă, cum ar fi seria QT50R, au o rază de detecție de 25 m, fiind valoroasă pentru aplicații precum evitarea coliziunilor pentru echipamente mobile. În plus, seria are una sau două zone de detecție configurabile și un model de fascicul de 90° x 76°. Zona moartă măsoară 400 mm pentru obiectele în mișcare și 1000 mm pentru obiectele staționare.

O caracteristică notabilă a QT50R este capacitatea sa de a fi configurat prin comutatoare DIP. Acest lucru permite o configurare simplă pe teren. Totuși, unele aplicații necesită configurații mai sofisticate.

De exemplu, senzorul Q130R (Figura 5) este proiectat pentru aplicații care necesită capacități de detecție sofisticate și opțiuni avansate de configurare. Acesta funcționează la 24 GHz, are o rază de acțiune de 40 m, un model de fascicul de 90° x 76° sau 24° x 50°, o zonă moartă de 1000 mm și asigură detectarea precisă a obiectelor în mișcare și staționare.

Figura 5: Senzorul radar Q130R este proiectat pentru aplicații care necesită capacități de detecție sofisticate și asigură detectarea precisă a obiectelor în mișcare și staționare. (Sursa imaginii: Banner Engineering)

În special, Q130R utilizează o interfață grafică cu utilizatorul (GUI) bazată pe PC pentru configurarea complexă și reglarea fină. De exemplu, acesta poate fi utilizat pentru feedbackul de poziționare într-o stație de triaj feroviar aglomerată. În această aplicație, senzorul poate fi configurat pentru a ignora trenurile parcate în fundal pe o linie, recunoscând în același timp alte trenuri care trec prin față.

Concluzie

Senzorii radar au capacitatea unică de a funcționa într-o gamă largă de medii exterioare și dificile. Pentru a maximiza beneficiile tehnologiei radar, este esențial să se analizeze cerințele aplicației și să se selecteze un senzor cu frecvența de funcționare și modelul de fascicul potrivite, printre alte specificații. Cu un radar bine ales, pot fi abordate multe aplicații dificile de teledetecție.