Vistas: 87 Autor: Editor del sitio Hora de publicación: 2020-04-14 Origen: Sitio
Un sensor de alcance ultrasónico es un dispositivo de detección sin contacto que mide la distancia entre el sensor y un objetivo transmitiendo pulsos de sonido ultrasónico y midiendo cuánto tiempo tarda en regresar el eco reflejado.
Las ondas ultrasónicas tienen frecuencias superiores al rango de audición humana normal de aproximadamente 20 kHz. Los sensores de distancia acoplados al aire normalmente funcionan alrededor de 40 kHz, aunque se utilizan otras frecuencias según el rango de medición, la resolución, el tamaño del transductor, el patrón del haz y las condiciones ambientales requeridos.
A diferencia de los sensores ópticos de distancia, un sensor ultrasónico no depende principalmente del color del objetivo o de la reflectividad de la luz visible. Por lo tanto, puede detectar muchos objetos transparentes, translúcidos, oscuros o brillantes, siempre que el objetivo emita un eco acústico suficientemente fuerte hacia el receptor.
Respuesta rápida: un sensor de alcance ultrasónico envía un pulso de sonido de alta frecuencia hacia un objetivo, recibe el eco reflejado y calcula la distancia a partir del tiempo de viaje de ida y vuelta. La fórmula básica es Distancia = Velocidad del sonido × Tiempo de eco ÷ 2.
La tecnología de alcance ultrasónico se utiliza ampliamente en la detección de obstáculos de robots, asistencia de estacionamiento de automóviles, medición de nivel de líquidos, puertas automáticas, automatización industrial, sistemas de seguridad, manipulación de materiales y detección de presencia de objetos.
suministros manorshi Sensores y transductores ultrasónicos para medición de distancias, detección de objetos, sistemas de estacionamiento, detección de nivel y aplicaciones electrónicas personalizadas.
La mayoría de los sensores de distancia ultrasónicos utilizan el principio del tiempo de vuelo , también llamado método del tiempo de tránsito del eco. El sistema mide el tiempo entre la transmisión de un pulso ultrasónico y la recepción de su eco reflejado.
El circuito de control genera una breve ráfaga eléctrica en o cerca de la frecuencia nominal del transductor ultrasónico.
El transductor transmisor convierte la señal eléctrica en vibración mecánica ultrasónica.
El pulso ultrasónico viaja por el aire hacia el objetivo.
Parte de la energía sonora se refleja desde la superficie objetivo.
El receptor convierte el eco acústico devuelto en una pequeña señal eléctrica.
El circuito de acondicionamiento de señal amplifica, filtra y detecta el eco.
Un microcontrolador o circuito de sincronización mide el tiempo de viaje de ida y vuelta y lo convierte en distancia.
Distancia = (Tiempo de eco × Velocidad del sonido) ÷ 2
re = (t × c) ÷ 2
d es la distancia unidireccional entre el sensor y el objetivo.
t es el tiempo de ida y vuelta medido desde la transmisión hasta la recepción del eco.
c es la velocidad del sonido en el medio de medición.
El resultado se divide por dos porque el sonido viaja desde el sensor al objetivo y luego regresa al sensor.
A aproximadamente 20°C, la velocidad del sonido en aire seco es de aproximadamente 343 m/s. Si el tiempo de eco medido es 5,83 milisegundos, la distancia calculada es:
Distancia = 0,00583 segundos × 343 m/s ÷ 2
Distancia ≈ 1 metro
Este ejemplo supone una temperatura del aire estable y un eco claramente detectable. Los sistemas reales también pueden aplicar compensación de temperatura, filtrado de señales, detección de umbrales, calibración y promedio de muestras múltiples.
El núcleo de muchos transductores ultrasónicos es un elemento cerámico piezoeléctrico unido a un diafragma metálico o placa resonante. El conjunto también puede incluir un resonador, carcasa acústica, terminales, material amortiguador, malla protectora y componentes de sellado ambiental.
Cuando se aplica un voltaje eléctrico alterno a la cerámica piezoeléctrica, el material se expande y contrae. Esta deformación mecánica hace que el diafragma vibre e irradie ondas ultrasónicas al aire.
El proceso piezoeléctrico inverso ocurre durante la recepción. Las ondas de presión ultrasónica que regresan hacen vibrar el diafragma y el elemento piezoeléctrico, generando una pequeña señal eléctrica que puede ser amplificada y procesada por el circuito receptor.
Un resonador en forma de embudo o de bocina puede mejorar la transferencia de energía acústica entre el elemento piezoeléctrico y el aire circundante. Su geometría también influye en la sensibilidad, la frecuencia de resonancia y el patrón del haz.
Distinción importante: la medición ultrasónica acoplada al aire normalmente mide los ecos reflejados desde la superficie del objetivo. No debe confundirse con imágenes médicas o sistemas de prueba ultrasónicos no destructivos diseñados para transmitir sonido a través de líquidos o materiales sólidos.
Un sistema de alcance ultrasónico puede utilizar un transmisor y un receptor separados o un solo transceptor que alterna entre transmisión y recepción.
| Configuración | Método de trabajo | Ventajas típicas | Consideraciones de diseño |
|---|---|---|---|
| Transmisor y receptor separados | Un transductor transmite de forma continua o intermitente mientras el segundo transductor recibe ecos. | Rutas de transmisión y recepción separadas, diseño de circuito flexible y sin necesidad de cambiar un elemento entre modos. | Se debe controlar el espaciado de los sensores, la alineación, el acoplamiento acústico y la diafonía directa entre el transmisor y el receptor. |
| Transceptor ultrasónico único | Un elemento transmite el pulso y luego cambia al modo de recepción. | Diseño mecánico compacto y alineación más sencilla entre los ejes transmisor y receptor. | El sistema debe esperar a que decaiga el timbre mecánico antes de detectar ecos de corto alcance. |
| Par de barreras | El transmisor y el receptor están uno frente al otro y el sistema detecta cuando un objeto interrumpe la ruta del sonido. | Respuesta rápida y detección confiable de películas transparentes, botellas y objetos que se mueven rápidamente. | Esta configuración detecta principalmente la presencia en lugar de calcular la distancia del objetivo reflectante. |
La siguiente tabla conserva los parámetros de ejemplo del transmisor y receptor ultrasónico de 40 kHz de la página original. Estos valores no deben tratarse como especificaciones universales para todos los sensores ultrasónicos. Confirme siempre el número de pieza final, las condiciones de prueba y la hoja de datos del producto antes de diseñar el circuito de accionamiento o aprobar un componente de producción.
| de especificación | Valor de ejemplo |
|---|---|
| Frecuencia central | 40 ± 1,0 kHz |
| Nivel de presión sonora de transmisión | 100 dB mínimo |
| Recepción de sensibilidad | −72 dB mínimo |
| Sensibilidad al eco | ≥230 mV |
| tiempo de llamada | 1,2 ms máximo |
| Capacitancia a 1 kHz | 2400 pF ±20% |
| Tensión máxima de conducción continua | 20 Vrms |
| Ángulo total del haz | 47° típico a −6 dB |
| tiempo de decadencia | ≤1,2 ms |
| Temperatura de funcionamiento | −30°C a +80°C |
| Temperatura de almacenamiento | −30°C a +80°C |
Estructura y dimensiones del transductor de rango ultrasónico.
Par de transmisor y receptor ultrasónico de 40 kHz
El rendimiento del alcance ultrasónico depende del transductor, el circuito impulsor, el circuito receptor, el algoritmo de procesamiento de señales, el objetivo y el entorno de instalación. Los siguientes parámetros deben evaluarse juntos y no de forma independiente.
La frecuencia central es la frecuencia a la que el transductor está diseñado para funcionar de manera eficiente. Para un transductor ultrasónico nominal de 40 kHz, el circuito transmisor normalmente genera una ráfaga cercana a los 40 kHz, mientras que el receptor se filtra alrededor de un rango de frecuencia similar.
Conducir demasiado lejos de la región resonante puede reducir la energía acústica transmitida y la sensibilidad de recepción. La tolerancia de los componentes, la temperatura, el montaje y el diseño de la carcasa también pueden cambiar la respuesta efectiva.
El nivel de presión sonora de transmisión indica la fuerza de la salida ultrasónica en condiciones de prueba específicas. Un valor más alto puede soportar ecos más fuertes o distancias de detección más largas, pero el resultado depende del voltaje del variador, la frecuencia, la forma de onda, la distancia de medición y el dispositivo de prueba.
Los valores de presión sonora solo deben compararse cuando las hojas de datos utilizan condiciones de medición equivalentes.
La sensibilidad de recepción describe la eficacia con la que el receptor convierte la presión ultrasónica entrante en una señal eléctrica. Una mayor sensibilidad puede mejorar la detección de ecos débiles, pero el sistema completo también depende del ruido del amplificador, el ancho de banda del filtro, la ganancia, los ajustes del umbral y la interferencia electromagnética.
La sensibilidad al eco representa la señal recibida producida bajo un objetivo definido y una disposición de prueba. Un sistema de medición útil debe distinguir el eco real del ruido eléctrico, la vibración mecánica, el acoplamiento acústico directo y las reflexiones secundarias.
Para mejorar el reconocimiento del eco se pueden utilizar control automático de ganancia, filtrado de paso de banda, detección de envolvente, procesamiento de correlación y umbrales adaptativos.
Una vez finalizada la ráfaga de transmisión, el transductor y la estructura mecánica continúan vibrando brevemente. Esta vibración residual se llama ringing o ring-down.
Durante este período de recuperación, un eco objetivo cercano puede quedar oculto por la señal de transmisión residual mucho más fuerte. La distancia mínima medible correspondiente se denomina de zona ciega , zona muerta o distancia mínima de detección..
Un tiempo de timbre más corto generalmente admite distancias mínimas de detección más cortas, aunque la zona ciega final también depende de la recuperación del circuito, el voltaje del transmisor, la amortiguación, los ajustes de umbral y los métodos de procesamiento de señales.
Un transductor ultrasónico no produce un haz recto infinitamente estrecho. Irradia energía acústica a través de un cono de sonido tridimensional que contiene un lóbulo principal y lóbulos laterales más pequeños.
Un haz más amplio puede detectar objetos en un área más grande, pero también puede recibir reflejos no deseados de paredes, soportes, tuberías o superficies de recintos cercanos. Un haz más estrecho proporciona una mejor selectividad direccional pero requiere una alineación del sensor más precisa.
Un transductor ultrasónico piezoeléctrico se comporta en gran medida como una carga eléctrica capacitiva. Su capacitancia afecta la corriente del controlador, la adaptación de impedancia, las pérdidas de conmutación y el diseño del circuito resonante.
El voltaje aplicado debe permanecer dentro de los límites nominales continuos y de impulso del transductor. Un voltaje excesivo del variador puede causar sobrecalentamiento, despolarización, daños mecánicos o una vida útil más corta.
La temperatura afecta la velocidad del sonido, las características piezoeléctricas, la resonancia, la sensibilidad, los materiales adhesivos y los componentes electrónicos. Confirme tanto el rango de temperatura de funcionamiento como el rango de temperatura de almacenamiento para el modelo de sensor real.
La temperatura es una de las variables ambientales más importantes porque cambia la velocidad del sonido. Una aproximación comúnmente utilizada para aire seco cerca de condiciones atmosféricas normales es:
Velocidad del sonido ≈ 331,3 + (0,606 × Temperatura en °C) m/s
Un sistema que siempre supone 343 m/s puede desarrollar un error de distancia medible cuando cambia la temperatura real. Para aplicaciones que requieren una precisión absoluta estable, coloque un sensor de temperatura cerca de la ruta acústica y actualice el cálculo de la velocidad del sonido.
Los objetivos grandes generalmente devuelven más energía acústica que los objetivos pequeños. Un objetivo que sea más estrecho que el cono de sonido activo puede producir un eco débil o permitir que el sensor detecte un objeto más grande detrás de él.
Los valores de rango máximo generalmente se miden utilizando un objetivo de referencia plano específico. El alcance práctico para cables pequeños, tubos estrechos, objetos curvos o piezas irregulares puede ser más corto.
Un objetivo plano y liso proporciona el retorno más fuerte cuando su superficie es aproximadamente perpendicular al eje del sensor. Si la superficie está inclinada, gran parte de la energía acústica puede reflejarse lejos del receptor.
Las superficies rugosas dispersan el sonido en múltiples direcciones y pueden tolerar una mayor variación angular, pero la energía devuelta puede ser menos predecible.
Las superficies duras como metal, vidrio, plástico rígido, madera y superficies líquidas tranquilas suelen producir reflejos útiles. Los materiales blandos, porosos o fibrosos como espuma, telas gruesas, algodón y aislamientos sueltos pueden absorber energía ultrasónica y reducir el rango de detección.
Los objetos transparentes suelen ser detectables porque el ultrasonido no depende de la transparencia visible. Sin embargo, una superficie lisa de vidrio o plástico aún necesita un ángulo adecuado para reflejar el sonido hacia el sensor.
Los objetos ubicados dentro de la zona ciega especificada no se pueden medir de manera confiable. Es posible que el sensor no informe ningún objetivo, un valor inestable o una distancia falsa generada por zumbidos y reflejos internos.
La instalación debe mantener el objetivo esperado más cercano más allá de la distancia mínima de detección indicada en la hoja de datos final del sensor o módulo.
Un flujo de aire fuerte puede alterar la trayectoria efectiva del sonido, mientras que los gradientes de temperatura que cambian rápidamente pueden doblar la onda acústica o cambiar su velocidad de propagación a lo largo de la trayectoria de medición.
Evite montar un sensor de rango de precisión directamente al lado de salidas de aire caliente, ventiladores de refrigeración, salidas de vapor o fuentes térmicas que fluctúen rápidamente.
La humedad moderada generalmente tiene menos efecto que la temperatura, pero la humedad aún puede influir en la atenuación acústica y el funcionamiento del sensor. Las gotas de agua, la condensación, el hielo o la contaminación en la cara del transductor pueden bloquear o distorsionar la ruta del sonido.
Las aplicaciones al aire libre o con alta humedad deben utilizar un transductor ultrasónico impermeable o adecuadamente sellado en lugar de asumir que un sensor de tipo abierto está protegido ambientalmente.
Las paredes, los soportes de montaje, las cubiertas protectoras, los bordes de los tanques y los marcos de las máquinas pueden generar ecos no deseados. Estas reflexiones pueden llegar antes o después del eco objetivo previsto y provocar mediciones falsas.
Mantenga despejado el cono de sonido principal y pruebe el conjunto completo del sensor en el gabinete final en lugar de evaluar solo el transductor desnudo.
Cuando varios sensores ultrasónicos funcionan juntos, un receptor puede detectar un pulso transmitido por otro sensor. Esto se llama diafonía acústica y puede crear lecturas de distancia incorrectas.
Utilice disparo sincronizado, medición secuencial, espaciado adecuado, aislamiento acústico físico o métodos de transmisión codificados para reducir la interferencia.
Utilice compensación de temperatura. Mida la temperatura del aire cerca de la ruta acústica y actualice el cálculo de la velocidad del sonido.
Mantenga el objetivo fuera de la zona ciega. Verifique la distancia mínima de medición bajo el voltaje real del variador y las condiciones del circuito.
Alinee el objetivo correctamente. Coloque objetivos lisos y planos lo más cerca posible de la perpendicular al eje del sensor.
Mantenga el cono de sonido limpio. Evite que soportes, cubiertas y paredes del recinto entren en el campo de detección.
Utilice filtrado de paso de banda. Filtre alrededor de la frecuencia de funcionamiento del transductor para reducir el ruido eléctrico y acústico de banda ancha.
Aplicar promedio digital o filtrado de mediana. Múltiples mediciones pueden reducir el ruido aleatorio y rechazar valores atípicos aislados.
Controlar la sincronización del transmisor. Espere tiempo suficiente para que desaparezca el eco anterior antes de enviar otro pulso.
Sincroniza múltiples sensores. Active los sensores de forma secuencial o utilice un método de sincronización controlada para reducir la diafonía.
Calibre el conjunto completo. Pruebe el sensor, la carcasa, la estructura de montaje y los componentes electrónicos juntos a distancias conocidas.
Pruebe objetivos representativos. Valide el rendimiento utilizando el tamaño real del objeto, el material, el ángulo, la velocidad y las condiciones ambientales.
Los sensores ultrasónicos de tipo abierto normalmente utilizan una carcasa metálica con una abertura acústica expuesta. Se seleccionan comúnmente para electrónica de interiores, placas de desarrollo, robots, detección de objetos y sistemas de medición de distancias sensibles al costo.
Pueden proporcionar una transmisión acústica eficiente, pero generalmente no están diseñados para la exposición directa a la lluvia, agua pulverizada, condensación o contaminación severa, a menos que se especifique lo contrario.
Los transductores ultrasónicos impermeables o resistentes a la intemperie utilizan una superficie frontal sellada y una carcasa protectora. Son adecuados para sistemas de estacionamiento de automóviles, equipos para exteriores, medición de nivel de líquidos, productos de seguridad y aplicaciones industriales expuestas al polvo o la humedad.
La estructura protectora cambia la respuesta acústica, por lo que el modelo resistente al agua debe combinarse con una frecuencia de accionamiento, un voltaje y un circuito de recepción adecuados.
Un módulo de alcance ultrasónico integrado combina uno o más transductores con electrónica de transmisión, amplificación de recepción, procesamiento de señales y una interfaz de salida digital o analógica.
Los módulos simplifican el desarrollo del sistema pero brindan menos control sobre la forma de onda interna, la ganancia y el algoritmo de detección que un circuito personalizado basado en transductor.
Los transductores ultrasónicos de mayor frecuencia tienen longitudes de onda más cortas y pueden admitir la detección de características más pequeñas o mediciones más especializadas. Sin embargo, el sonido de frecuencia más alta generalmente se atenúa más en el aire, lo que puede reducir el rango de detección práctico.
La frecuencia debe seleccionarse según el rango, el tamaño del objetivo, la resolución, el diámetro del transductor, la atenuación ambiental y el ancho de banda del sistema en lugar de asumir que una frecuencia más alta siempre es mejor.
| Ventajas | Limitaciones |
|---|---|
| Medición de distancia y presencia sin contacto | Tiene una distancia mínima de detección o zona ciega |
| Puede detectar muchos objetos transparentes, oscuros y reflectantes. | Los materiales blandos o porosos pueden absorber el sonido. |
| Funciona sin iluminación visible | Los objetivos con ángulos suaves pueden reflejar el eco |
| Puede medir el nivel del líquido sin entrar en contacto con el líquido. | La espuma, las olas, la turbulencia o el vapor pueden reducir la confiabilidad |
| Rentable para aplicaciones de corto y mediano alcance | Es posible que se necesite compensación de temperatura para obtener un rango preciso |
| Disponibles en modelos abiertos, impermeables, de alta frecuencia e integrados | Varios sensores pueden interferir entre sí |
| Adecuado para sistemas electrónicos compactos e integrados | Las estructuras cercanas pueden crear reflejos secundarios. |
Ninguna tecnología de detección es ideal para todas las aplicaciones. La elección adecuada depende del objetivo, el alcance requerido, la velocidad de respuesta, la resolución, las condiciones de iluminación, la exposición ambiental y el costo del sistema.
| Comparación | Sensor ultrasónico Sensor | infrarrojo o fotoeléctrico | Sensor de distancia láser o LiDAR |
|---|---|---|---|
| Principio de medición | Tiempo de vuelo sonoro | Luz reflejada o interrumpida | Tiempo de vuelo láser u óptico. |
| Sensibilidad al color objetivo | Generalmente bajo | puede ser significativo | Depende de la reflectividad óptica. |
| Detección de objetivos transparente | A menudo es eficaz con un ángulo objetivo adecuado | Puede requerir un sensor óptico especializado | Puede ser difícil para materiales transparentes. |
| Tamaño del haz | Cono de sonido relativamente amplio | Generalmente más estrecho | Punto muy estrecho o haz de escaneo |
| Velocidad de respuesta | Limitado por el tiempo de viaje del sonido. | Generalmente rápido | Generalmente rápido |
| Principal preocupación ambiental | Temperatura, flujo de aire, absorción y reflexiones acústicas. | Luz ambiental, polvo, color y contaminación óptica. | Contaminación óptica, reflectividad, niebla y costo. |
| Fuerza típica | Detección fiable sin contacto de diversos materiales | Detección rápida de objetos y puntos de luz precisos | Largo alcance, haz estrecho y alta precisión espacial |
Los robots móviles, los vehículos guiados automáticamente, los robots de servicio y las plataformas educativas utilizan sensores ultrasónicos para detectar paredes, equipos, personas y otros obstáculos sin contacto físico.
Los transductores ultrasónicos impermeables instalados en los parachoques de los vehículos miden la distancia hasta los obstáculos cercanos y respaldan los sistemas de advertencia de estacionamiento, maniobras a baja velocidad y alertas de proximidad.
Un sensor de nivel ultrasónico orientado hacia abajo mide la distancia desde el sensor hasta la superficie del líquido. El controlador puede calcular la altura del líquido restante cuando se conocen las dimensiones del tanque y la posición del sensor.
Durante las pruebas de aplicación se deben evaluar la espuma, el vapor, la agitación, las superficies líquidas en ángulo y las estructuras internas del tanque.
Los sensores ultrasónicos pueden detectar productos en transportadores, monitorear la altura de la pila, confirmar la presencia de componentes, contar contenedores y detectar botellas o películas transparentes que pueden resultar difíciles para los sensores ópticos estándar.
La detección ultrasónica puede identificar movimiento o presencia cerca de puertas, entradas, áreas restringidas y sistemas de alarma sin requerir iluminación visible.
Los sensores ultrasónicos de corto alcance pueden medir la distancia entre un dron y el suelo durante el vuelo estacionario o el aterrizaje a baja altitud. Se deben considerar el flujo de aire del rotor, el ángulo de la superficie, el césped y la interferencia del sonido.
La detección de proximidad ultrasónica se puede integrar en dispensadores, electrodomésticos, paneles de control, contenedores de basura y otros productos que requieren activación sin contacto o monitoreo de nivel.
Seleccionar un sensor ultrasónico adecuado requiere más que elegir una frecuencia. Proporcionar al proveedor las condiciones completas de aplicación para que el diseño acústico, eléctrico y mecánico pueda evaluarse en conjunto.
| Preguntas sobre elementos de selección | para confirmar |
|---|---|
| Rango de medición | ¿Cuáles son las distancias objetivo mínima y máxima? |
| Objetivo | ¿Cuáles son el material, el tamaño, la forma, el ángulo y la velocidad de movimiento del objetivo? |
| Frecuencia | ¿40 kHz es apropiado para el rango requerido y el tamaño del objetivo? |
| Ángulo de haz | ¿Se requiere un área de detección amplia o un haz direccional estrecho? |
| Ambiente | ¿Encontrará el sensor lluvia, condensación, polvo, productos químicos, viento o temperaturas extremas? |
| Precisión y resolución | ¿Qué error de medición y repetibilidad puede aceptar la aplicación? |
| Tiempo de respuesta | ¿Qué tan rápido debe el sistema detectar o rastrear el objetivo? |
| Interfaz eléctrica | ¿Se requiere un transductor desnudo, un par transmisor-receptor, una salida analógica o un módulo digital? |
| Circuito de accionamiento | ¿Qué voltaje, forma de onda en ráfaga, amplificador y arquitectura de receptor se utilizarán? |
| Diseño mecánico | ¿Qué diámetro, altura, terminal, cable, conector y método de montaje se requieren? |
| Cantidad y personalización | ¿Cuáles son la cantidad de prototipos, el volumen anual y los requisitos de rendimiento personalizado? |
Mantenga el cono de sonido completo alejado de las paredes del gabinete y de los soportes de montaje.
No cubra la abertura acústica con plástico común, tela gruesa o malla inadecuada.
Mantenga el objetivo más cercano fuera de la zona muerta especificada.
Alinee los objetivos suaves lo más cerca posible de la perpendicular al eje de detección.
Utilice aislamiento de vibraciones cuando el sensor esté instalado cerca de motores, bombas o actuadores mecánicos.
Mantenga las trazas de conmutación de alta corriente y los circuitos de alimentación ruidosos alejados de la entrada del receptor.
Utilice una conexión a tierra, blindaje y filtrado adecuados para señales de eco débiles.
Evite que se acumule agua, hielo, aceite o contaminación intensa en la cara del transductor.
Active sensores ultrasónicos adyacentes secuencialmente para reducir la interferencia acústica.
Calibre y valide el sensor después de instalarlo en la carcasa del producto final.
Manorshi ofrece productos ultrasónicos de tipo abierto, impermeables, de alta frecuencia, de asistencia para estacionamiento y de detección de nivel para fabricantes, desarrolladores de productos electrónicos y proveedores de equipos industriales.
Los parámetros de evaluación disponibles pueden incluir frecuencia central, nivel de presión sonora, sensibilidad de recepción, ángulo del haz, capacitancia, tiempo de timbre, temperatura de funcionamiento, dimensiones de la carcasa, terminales, cables conductores y protección ambiental.
Ver el Transmisor y receptor ultrasónico resistente al agua de 40 kHz o explore el completo Gama de sensores ultrasónicos Manorshi.
Para una nueva aplicación, proporcione el rango de medición requerido, el material objetivo, el entorno operativo, el voltaje de suministro, el ángulo del haz, las dimensiones, la cantidad anual y la producción esperada. Comuníquese con Manorshi para analizar la selección de sensores, muestras o requisitos de transductores ultrasónicos personalizados.
Un sensor de alcance ultrasónico es un dispositivo sin contacto que emite un pulso ultrasónico, detecta el eco reflejado y calcula la distancia al objetivo a partir del tiempo de viaje de ida y vuelta del sonido.
La fórmula básica es Distancia = Tiempo de eco × Velocidad del sonido ÷ 2 . El cálculo se divide por dos porque el tiempo medido incluye el viaje de ida al objetivo y el viaje de regreso al receptor.
Cuarenta kilohercios proporciona un equilibrio práctico entre el tamaño del transductor, la salida acústica, la atenuación del aire, la disponibilidad de componentes y la detección de corto a medio alcance. Es común pero no adecuado para todas las aplicaciones.
Un transductor ultrasónico es el componente electromecánico que convierte la energía eléctrica en ultrasonido o el ultrasonido en una señal eléctrica. Un sensor ultrasónico puede referirse al transductor solo o a un módulo completo que contiene el transductor, el controlador, el receptor y la electrónica de procesamiento de señales.
La zona ciega es el área mínima delante del sensor donde no es posible una medición fiable de la distancia. Se debe principalmente al timbre del transductor, al tiempo de recuperación del circuito y a la fuerte señal transmitida que enmascara un eco cercano.
La temperatura cambia la velocidad del sonido en el aire. Si el cálculo utiliza una velocidad del sonido fija mientras la temperatura real cambia, la distancia informada contendrá un error proporcional. La compensación de temperatura mejora la precisión absoluta.
Sí. La detección ultrasónica no se basa en el reflejo de la luz visible, por lo que puede detectar muchos materiales transparentes. Sin embargo, se debe colocar una superficie lisa y transparente en un ángulo adecuado para que el eco acústico regrese al receptor.
La detección puede ser posible, pero los materiales blandos, porosos y fibrosos pueden absorber energía ultrasónica y producir ecos débiles. El alcance efectivo debe probarse utilizando el material, el espesor y la condición de la superficie reales.
Sí. Un sensor instalado encima de un tanque puede medir la distancia a la superficie del líquido sin tocarlo. Las superficies tranquilas generalmente proporcionan mejores resultados que las superficies con espuma, turbulentas, en ángulo o muy cubiertas de vapor.
El color objetivo normalmente tiene poco efecto directo porque los sensores ultrasónicos utilizan sonido en lugar de luz visible. Generalmente son más importantes el ángulo de la superficie, la dureza, el tamaño, la textura y la absorción acústica.
La oscuridad no afecta la detección ultrasónica. El polvo o la niebla moderados pueden tener menos impacto que en los sensores ópticos, pero el polvo intenso, las gotas de agua, la condensación o el material que cubre la cara del transductor aún pueden reducir el rendimiento.
No. El sonido ultrasónico es una onda mecánica y requiere un medio como aire, gas, líquido o sólido a través del cual propagarse. Un sensor de alcance ultrasónico convencional acoplado a aire no puede funcionar en el vacío.
Las causas comunes incluyen un objetivo dentro de la zona ciega, una reflexión acústica débil, un objetivo en ángulo o en movimiento, ecos estructurales cercanos, ruido eléctrico, variación de temperatura, flujo de aire, contaminación del transductor e interferencia de otros sensores ultrasónicos.
Active los sensores secuencialmente y deje suficiente tiempo para que cada pulso transmitido y sus ecos decaigan antes de activar el siguiente sensor. La sincronización, el espaciado, el aislamiento acústico y las señales codificadas también pueden reducir la diafonía.
Elija un haz más amplio cuando la posición del objetivo varía o se requiere un área de detección más grande. Elija un haz más estrecho cuando se deban excluir objetos cercanos o se necesite una medición más direccional. Evalúe la respuesta completa del cono de sonido en lugar de solo un ángulo nominal.
Los sensores de tipo abierto son adecuados para aplicaciones interiores protegidas y pueden ofrecer un rendimiento acústico eficiente. Los sensores a prueba de agua son mejores para entornos automotrices, exteriores, de nivel de líquido o de alta humedad. La elección correcta depende de la exposición ambiental, el alcance y los requisitos mecánicos.
Proporcione la frecuencia central, el rango de medición, los detalles del objetivo, el ángulo de haz requerido, el SPL de transmisión, la sensibilidad de recepción, el voltaje del variador, el tipo de circuito, la temperatura de funcionamiento, los requisitos de impermeabilidad, las dimensiones, el método de montaje, los terminales, la longitud del cable, el conector, los requisitos de certificación y la cantidad de pedido anual.
