Was ist ein Radarsensor?
Ein Radarsensor ist ein Messwertgeber, der berührungslos Objekte in weitem Abstand detektieren kann. Er ist die ideale Ergänzung zu Lichtschranken und Magnetschaltern. Lichtschranken können nur Objekte innerhalb eines linearen Strahlengangs erfassen. Magnetschalter benötigen äußerst nahen Kontakt zum detektierten Objekt. Außerdem muss es metallisch sein. Ein Radarsensor kann jedoch weit entfernte Objekte innerhalb eines kegelförmigen Messbereichs erfassen, gleichgültig, aus welchem Material sie bestehen. Er ist damit vor allem für Messaufgaben geeignet, bei denen sich das zu detektierende Objekt an einer beliebigen Stelle befinden kann.
Radarsensor Funktionsweise
Das Radar hat seinen Ursprung aus dem Tierreich. Fledermäuse gelten als die bekanntesten Vertreter mit eingebautem Radar. Sie verwenden Schreie im Ultraschall-Bereich, mit dem sie in der Dunkelheit die Umgebung nach fliegenden Insekten absuchen und sich orientieren können. In der Technik werden statt dem Ultraschall elektromagnetische Wellen verwendet. Sie ähneln eher Funksignalen und sind daher ebenfalls nicht hörbar. Technisch gesehen ist es aber das gleiche Prinzip: Beim Radar wird eine elektromagnetische Welle ausgestrahlt und von einem Hindernis reflektiert. Diese Reflexion wird vom Radar wieder empfangen. Je nach technischer Komplexität des Radarsensors können damit unterschiedliche Reaktionen ausgelöst werden.
Einfache Radarsensoren, wie sie beispielsweise an Bewegungsmeldern oder Näherungsmeldern in KFZ eingebaut sind, verwenden einen starren Frequenzbereich. Bewegungsmelder, beispielsweise an Außenlaternen, koppeln das reflektierte und empfangene Signal an einen Zeitschalter, der die Lampe einschaltet. Bei den Abstandssensoren in Parkassistenten wird das reflektierte Signal an einen Tonmodulator gekoppelt, der je nach Nähe zum Hindernis das Signal ändert. In der Automationstechnik sind die Radarsensoren aber wesentlich ausgereifter und können einen größeren Funktionsumfang anbieten. Dieser umfasst folgende Aktionen:
- Erfassung von starren Objekten bei bewegtem Sensor
- Erfassung von bewegten Objekten bis 24 Meter Entfernung
- Exakte Abstandsmessung zum ruhenden oder bewegten Objekt
- Exakte Geschwindigkeitsmessung des bewegten Objekts
Vor allem bei der Abstands- und Geschwindigkeitsmessung von bewegten Objekten können moderne FMCW Sensoren erstaunlich präzise Ergebnisse liefern. Lange Zeit war mit dem Radarsensor nur eine sehr grobe Erfassung von Objekten möglich, die nicht viel weiter als über eine einfache "Vorhanden/Nicht vorhanden" Detektion eines Objektes hinaus gehen. Mit der neuen Messpräzision schickt sich der moderne Radarsensor aber an, zum Standard in der gesamten Automatisierungstechnik zu werden und die anderen Sensortypen zumindest teilweise zu verdrängen.
Radarsensor Aufbau
Der industriell eingesetzte Radarsensor arbeitet heute nach der "FMCW" Methode. FMCW ist die Abkürzung für " Frequency Modulated Continuous Wave Radar". Dies bedeutet übersetzt "Kontinuierliches Wellenradar mit veränderlicher Sendefrequenz".
Der moderne FMCW Sensor sendet damit kein kontinuierliches Signal aus, sondern verändert permanent zyklisch die Emission der elektromagnetischen Welle. Mit dieser Modulation, beispielsweise von 122 auf 123 Hz, bekommt der Sensor einen Zeitfaktor, mit dem er das empfangene Echosignal präziser validieren kann. Da sich mit dem emittierten Signal auch das Echosignal ändert, dem Radarsensor aber der Zeitverzug zwischen den einzelnen Frequenzen bekannt ist, kann er daraus den Abstand zum bewegten Objekt sehr präzise berechnen. Die periodische Modulation geschieht in Bruchteilen von Sekunden, sodass sich die Bewegung des Objekts exakt ermitteln lässt.
Die Bestandteile vom Radarsensor sind im Wesentlichen der Emitter und der Empfänger. Stromversorgung und Signalweiterleitung geschieht über einen 5-poligen Standard-Sockel. Von dort kann der Radarsensor mit jeder beliebigen Signalweitergabe erweitert werden. Solange die Spannungsversorgung von mindestens 12 Volt (max. 30 Volt) Gleichspannung gesichert ist, kann der Radarsensor arbeiten. Das macht ihn auch für den Einbau in Fahrzeugen geeignet.
Der Radarsensor ist nach Schutzklasse IP 67 gekapselt. Damit ist er auch für Außeneinsätze und in der Nähe von offenem Wasser problemlos verwendbar. Lediglich Abspritzen mit einem Hochdruckreiniger oder Dampfreiniger sind für diese Schutzklasse nicht zulässig. Falls das erforderlich ist, benötigt der Radarsensor ein zusätzliches Gehäuse.
Vier Kontroll-LED auf der Oberseite des Gehäuses helfen bei der Inspektion vom Radarsensor. Sie zeigen an, ob der Sensor aktiv ist und ob er arbeitet. Das erleichtert die tägliche Kontrolle der Anlage erheblich.
Was ist ein Radarsensor?
Ein Radarsensor ist ein Messwertgeber, der berührungslos Objekte in weitem Abstand detektieren kann. Er ist die ideale Ergänzung zu Lichtschranken und Magnetschaltern. Lichtschranken können nur Objekte innerhalb eines linearen Strahlengangs erfassen. Magnetschalter benötigen äußerst nahen Kontakt zum detektierten Objekt. Außerdem muss es metallisch sein. Ein Radarsensor kann jedoch weit entfernte Objekte innerhalb eines kegelförmigen Messbereichs erfassen, gleichgültig, aus welchem Material sie bestehen. Er ist damit vor allem für Messaufgaben geeignet, bei denen sich das zu detektierende Objekt an einer beliebigen Stelle befinden kann.
Radarsensor Funktionsweise
Das Radar hat seinen Ursprung aus dem Tierreich. Fledermäuse gelten als die bekanntesten Vertreter mit eingebautem Radar. Sie verwenden Schreie im Ultraschall-Bereich, mit dem sie in der Dunkelheit die Umgebung nach fliegenden Insekten absuchen und sich orientieren können. In der Technik werden statt dem Ultraschall elektromagnetische Wellen verwendet. Sie ähneln eher Funksignalen und sind daher ebenfalls nicht hörbar. Technisch gesehen ist es aber das gleiche Prinzip: Beim Radar wird eine elektromagnetische Welle ausgestrahlt und von einem Hindernis reflektiert. Diese Reflexion wird vom Radar wieder empfangen. Je nach technischer Komplexität des Radarsensors können damit unterschiedliche Reaktionen ausgelöst werden.
Einfache Radarsensoren, wie sie beispielsweise an Bewegungsmeldern oder Näherungsmeldern in KFZ eingebaut sind, verwenden einen starren Frequenzbereich. Bewegungsmelder, beispielsweise an Außenlaternen, koppeln das reflektierte und empfangene Signal an einen Zeitschalter, der die Lampe einschaltet. Bei den Abstandssensoren in Parkassistenten wird das reflektierte Signal an einen Tonmodulator gekoppelt, der je nach Nähe zum Hindernis das Signal ändert. In der Automationstechnik sind die Radarsensoren aber wesentlich ausgereifter und können einen größeren Funktionsumfang anbieten. Dieser umfasst folgende Aktionen:
- Erfassung von starren Objekten bei bewegtem Sensor
- Erfassung von bewegten Objekten bis 24 Meter Entfernung
- Exakte Abstandsmessung zum ruhenden oder bewegten Objekt
- Exakte Geschwindigkeitsmessung des bewegten Objekts
Vor allem bei der Abstands- und Geschwindigkeitsmessung von bewegten Objekten können moderne FMCW Sensoren erstaunlich präzise Ergebnisse liefern. Lange Zeit war mit dem Radarsensor nur eine sehr grobe Erfassung von Objekten möglich, die nicht viel weiter als über eine einfache "Vorhanden/Nicht vorhanden" Detektion eines Objektes hinaus gehen. Mit der neuen Messpräzision schickt sich der moderne Radarsensor aber an, zum Standard in der gesamten Automatisierungstechnik zu werden und die anderen Sensortypen zumindest teilweise zu verdrängen.
Radarsensor Aufbau
Der industriell eingesetzte Radarsensor arbeitet heute nach der "FMCW" Methode. FMCW ist die Abkürzung für " Frequency Modulated Continuous Wave Radar". Dies bedeutet übersetzt "Kontinuierliches Wellenradar mit veränderlicher Sendefrequenz".
Der moderne FMCW Sensor sendet damit kein kontinuierliches Signal aus, sondern verändert permanent zyklisch die Emission der elektromagnetischen Welle. Mit dieser Modulation, beispielsweise von 122 auf 123 Hz, bekommt der Sensor einen Zeitfaktor, mit dem er das empfangene Echosignal präziser validieren kann. Da sich mit dem emittierten Signal auch das Echosignal ändert, dem Radarsensor aber der Zeitverzug zwischen den einzelnen Frequenzen bekannt ist, kann er daraus den Abstand zum bewegten Objekt sehr präzise berechnen. Die periodische Modulation geschieht in Bruchteilen von Sekunden, sodass sich die Bewegung des Objekts exakt ermitteln lässt.
Die Bestandteile vom Radarsensor sind im Wesentlichen der Emitter und der Empfänger. Stromversorgung und Signalweiterleitung geschieht über einen 5-poligen Standard-Sockel. Von dort kann der Radarsensor mit jeder beliebigen Signalweitergabe erweitert werden. Solange die Spannungsversorgung von mindestens 12 Volt (max. 30 Volt) Gleichspannung gesichert ist, kann der Radarsensor arbeiten. Das macht ihn auch für den Einbau in Fahrzeugen geeignet.
Der Radarsensor ist nach Schutzklasse IP 67 gekapselt. Damit ist er auch für Außeneinsätze und in der Nähe von offenem Wasser problemlos verwendbar. Lediglich Abspritzen mit einem Hochdruckreiniger oder Dampfreiniger sind für diese Schutzklasse nicht zulässig. Falls das erforderlich ist, benötigt der Radarsensor ein zusätzliches Gehäuse.
Vier Kontroll-LED auf der Oberseite des Gehäuses helfen bei der Inspektion vom Radarsensor. Sie zeigen an, ob der Sensor aktiv ist und ob er arbeitet. Das erleichtert die tägliche Kontrolle der Anlage erheblich.
