Mga Pagtingin: 87 May-akda: Site Editor Oras ng Pag-publish: 2020-04-14 Pinagmulan: Site
Ang ultrasonic ranging sensor ay isang non-contact sensing device na sumusukat sa distansya sa pagitan ng sensor at isang target sa pamamagitan ng pagpapadala ng ultrasonic sound pulses at pagsukat kung gaano katagal bumalik ang reflected echo.
Ang mga ultrasonic wave ay may mga frequency na mas mataas sa normal na hanay ng pandinig ng tao na humigit-kumulang 20 kHz. Ang mga air-coupled distance sensor ay karaniwang gumagana sa paligid ng 40 kHz, bagama't ang ibang mga frequency ay ginagamit ayon sa kinakailangang hanay ng pagsukat, resolution, laki ng transducer, pattern ng beam at mga kondisyon sa kapaligiran.
Hindi tulad ng optical distance sensors, ang isang ultrasonic sensor ay hindi pangunahing nakadepende sa kulay ng target o visible-light reflectivity. Kaya't maaari itong makakita ng maraming transparent, translucent, madilim o makintab na bagay, sa kondisyon na ang target ay nagbabalik ng sapat na malakas na acoustic echo patungo sa receiver.
Mabilis na sagot: Ang isang ultrasonic ranging sensor ay nagpapadala ng high-frequency na pulso ng tunog patungo sa isang target, natatanggap ang sinasalamin na echo at kinakalkula ang distansya mula sa round-trip na oras ng paglalakbay. Ang pangunahing formula ay Distansya = Bilis ng Tunog × Oras ng Echo ÷ 2.
Ang ultrasonic ranging technology ay malawakang ginagamit sa robot obstacle detection, automotive parking assistance, liquid-level measurement, automatic door, industrial automation, security system, material handling at object-presence detection.
Mga supply ng Manorshi ultrasonic sensors at transducers para sa pagsukat ng distansya, object detection, parking system, level sensing at customized na electronic application.
Karamihan sa mga ultrasonic distance sensor ay gumagamit ng time-of-flight principle , na tinatawag ding echo transit-time method. Sinusukat ng system ang oras sa pagitan ng pagpapadala ng ultrasonic pulse at pagtanggap ng nakalarawan nitong echo.
Ang control circuit ay bumubuo ng isang maikling electrical burst sa o malapit sa na-rate na frequency ng ultrasonic transducer.
Kino-convert ng transmitting transducer ang electrical signal sa ultrasonic mechanical vibration.
Ang ultrasonic pulse ay naglalakbay sa hangin patungo sa target.
Ang bahagi ng enerhiya ng tunog ay makikita mula sa target na ibabaw.
Kino-convert ng receiver ang ibinalik na acoustic echo sa isang maliit na signal ng kuryente.
Ang signal-conditioning circuit ay nagpapalaki, nagsasala at nakakakita ng echo.
Ang isang microcontroller o timing circuit ay sumusukat sa round-trip na oras ng paglalakbay at kino-convert ito sa distansya.
Distansya = (Echo Time × Bilis ng Tunog) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d ay ang one-way na distansya sa pagitan ng sensor at ng target.
ang t ay ang sinusukat na round-trip na oras mula sa transmission hanggang echo reception.
c ay ang bilis ng tunog sa medium ng pagsukat.
Ang resulta ay nahahati sa dalawa dahil ang tunog ay naglalakbay mula sa sensor patungo sa target at pagkatapos ay pabalik sa sensor.
Sa humigit-kumulang 20°C, ang bilis ng tunog sa tuyong hangin ay humigit-kumulang 343 m/s. Kung ang sinusukat na oras ng echo ay 5.83 millisecond, ang kinakalkula na distansya ay:
Distansya = 0.00583 segundo × 343 m/s ÷ 2
Distansya ≈ 1 metro
Ipinapalagay ng halimbawang ito ang isang matatag na temperatura ng hangin at isang malinaw na nakikitang echo. Ang mga tunay na system ay maaari ding maglapat ng kabayaran sa temperatura, pag-filter ng signal, pagtukoy ng threshold, pagkakalibrate at pag-average ng maraming sample.
Ang core ng maraming ultrasonic ranging transducers ay isang piezoelectric ceramic element na nakakabit sa isang metal na diaphragm o resonating plate. Ang pagpupulong ay maaari ding magsama ng resonator, acoustic housing, mga terminal, damping material, protective mesh at environmental sealing component.
Kapag ang isang alternating electrical boltahe ay inilapat sa piezoelectric ceramic, ang materyal ay lumalawak at kumukontra. Ang mekanikal na pagpapapangit na ito ay nagiging sanhi ng pag-vibrate ng diaphragm at pag-radiate ng mga ultrasonic wave sa hangin.
Ang reverse piezoelectric na proseso ay nangyayari sa panahon ng pagtanggap. Ang mga bumabalik na ultrasonic pressure wave ay nag-vibrate sa diaphragm at piezoelectric na elemento, na bumubuo ng isang maliit na electrical signal na maaaring palakasin at iproseso ng receiving circuit.
Ang isang hugis-funnel o hugis-sungay na resonator ay maaaring mapabuti ang paglipat ng acoustic energy sa pagitan ng piezoelectric na elemento at ng nakapaligid na hangin. Ang geometry nito ay nakakaimpluwensya rin sa sensitivity, resonant frequency at beam pattern.
Mahalagang pagkakaiba: Karaniwang sinusukat ng air-coupled ultrasonic ranging ang mga dayandang na makikita mula sa target na ibabaw. Hindi ito dapat malito sa medikal na imaging o ultrasonic na hindi nakakasira na mga sistema ng pagsubok na idinisenyo upang magpadala ng tunog sa pamamagitan ng mga likido o solidong materyales.
Ang isang ultrasonic ranging system ay maaaring gumamit ng isang hiwalay na transmitter at receiver o isang solong transceiver na pumapalit sa pagitan ng pagpapadala at pagtanggap.
| Configuration | Paraan ng Paggawa ng | Karaniwang Mga Pakinabang | Mga Pagsasaalang-alang sa Disenyo |
|---|---|---|---|
| Paghiwalayin ang transmitter at receiver | Ang isang transducer ay patuloy o paputol-putol na nagpapadala habang ang pangalawang transduser ay tumatanggap ng mga dayandang. | Paghiwalayin ang pagpapadala at pagtanggap ng mga landas, nababaluktot na disenyo ng circuit at hindi na kailangang magpalipat-lipat ng isang elemento sa pagitan ng mga mode. | Dapat kontrolin ang spacing ng sensor, alignment, acoustic coupling at direct transmitter-to-receiver crosstalk. |
| Isang ultrasonic transceiver | Ang isang elemento ay nagpapadala ng pulso at pagkatapos ay lumipat upang tumanggap ng mode. | Compact na mekanikal na disenyo at mas madaling pagkakahanay sa pagitan ng pagpapadala at pagtanggap ng mga palakol. | Dapat hintayin ng system na mabulok ang mekanikal na ring bago maka-detect ng malalapit na echo. |
| Through-beam na pares | Magkaharap ang transmitter at receiver, at nade-detect ng system kapag naantala ng isang bagay ang sound path. | Mabilis na tugon at maaasahang pagtuklas ng mga transparent na pelikula, bote at mabilis na gumagalaw na bagay. | Pangunahing nakikita ng configuration na ito ang presensya sa halip na kalkulahin ang reflective target na distansya. |
Pinapanatili ng sumusunod na talahanayan ang halimbawang 40 kHz ultrasonic transmitter at mga parameter ng receiver mula sa orihinal na pahina. Ang mga halagang ito ay hindi dapat ituring bilang mga pangkalahatang pagtutukoy para sa bawat ultrasonic sensor. Palaging kumpirmahin ang huling numero ng bahagi, mga kundisyon ng pagsubok at datasheet ng produkto bago idisenyo ang drive circuit o aprubahan ang isang bahagi ng produksyon.
| Pagtutukoy | Halimbawa Halaga |
|---|---|
| Dalas ng gitna | 40 ± 1.0 kHz |
| Pagpapadala ng antas ng presyon ng tunog | 100 dB pinakamababa |
| Pagtanggap ng sensitivity | −72 dB pinakamababa |
| Echo sensitivity | ≥230 mV |
| Oras ng pagtunog | 1.2 ms maximum |
| Kapasidad sa 1 kHz | 2400 pF ±20% |
| Pinakamataas na patuloy na boltahe sa pagmamaneho | 20 Vrms |
| Kabuuang anggulo ng beam | 47° tipikal sa −6 dB |
| Oras ng pagkabulok | ≤1.2 ms |
| Temperatura ng pagpapatakbo | −30°C hanggang +80°C |
| Temperatura ng imbakan | −30°C hanggang +80°C |
Ultrasonic ranging transducer istraktura at mga sukat
40 kHz ultrasonic transmitter at pares ng receiver
Ang ultrasonic ranging performance ay depende sa transducer, drive circuit, receiving circuit, signal-processing algorithm, target at installation environment. Ang mga sumusunod na parameter ay dapat na suriin nang magkasama sa halip na independyente.
Ang center frequency ay ang dalas kung saan ang transduser ay idinisenyo upang gumana nang mahusay. Para sa isang nominal na 40 kHz ultrasonic transducer, ang transmitting circuit ay karaniwang bumubuo ng isang pagsabog malapit sa 40 kHz, habang ang receiver ay sinasala sa paligid ng isang katulad na hanay ng frequency.
Ang pagmamaneho nang napakalayo mula sa resonant na rehiyon ay maaaring mabawasan ang ipinadalang acoustic energy at ang pagtanggap ng sensitivity. Ang pagpapaubaya ng bahagi, temperatura, pag-mount at disenyo ng pabahay ay maaari ring maglipat ng epektibong tugon.
Ang pagpapadala ng antas ng presyon ng tunog ay nagpapahiwatig ng lakas ng ultrasonic na output sa ilalim ng tinukoy na mga kondisyon ng pagsubok. Maaaring suportahan ng mas mataas na value ang mas malalakas na echo o mas mahabang sensing distances, ngunit ang resulta ay depende sa drive voltage, frequency, waveform, measurement distance at test fixture.
Ang mga halaga ng sound pressure ay dapat lamang ihambing kapag ang mga datasheet ay gumagamit ng katumbas na mga kondisyon ng pagsukat.
Inilalarawan ng receiving sensitivity kung gaano kabisang na-convert ng receiver ang papasok na ultrasonic pressure sa isang electrical signal. Ang mas mataas na sensitivity ay maaaring mapabuti ang weak-echo detection, ngunit ang kumpletong sistema ay nakasalalay din sa ingay ng amplifier, bandwidth ng filter, gain, mga setting ng threshold at electromagnetic interference.
Kinakatawan ng echo sensitivity ang natanggap na signal na ginawa sa ilalim ng tinukoy na target at pag-aayos ng pagsubok. Ang isang kapaki-pakinabang na ranging system ay dapat na makilala ang tunay na echo mula sa electrical noise, mechanical vibration, direktang acoustic coupling at pangalawang reflection.
Maaaring gamitin ang awtomatikong gain control, band-pass filtering, envelope detection, correlation processing at adaptive threshold para mapahusay ang echo recognition.
Pagkatapos ng pag-transmit ng pagsabog, ang transduser at mekanikal na istraktura ay patuloy na nag-vibrate saglit. Ang natitirang vibration na ito ay tinatawag na ringing o ring-down.
Sa panahon ng pagbawi na ito, ang malapit na target na echo ay maaaring maitago ng mas malakas na natitirang signal ng pagpapadala. Ang katumbas na minimum na masusukat na distansya ay tinatawag na blind zone , dead zone o minimum sensing distance.
Ang mas maikling oras ng pag-ring sa pangkalahatan ay sumusuporta sa mas maikling pinakamababang distansya ng pagtuklas, bagama't ang panghuling blind zone ay nakasalalay din sa pagbawi ng circuit, boltahe ng transmitter, pamamasa, mga setting ng threshold at mga paraan ng pagproseso ng signal.
Ang isang ultrasonic transducer ay hindi gumagawa ng isang walang katapusang makitid na tuwid na sinag. Nagpapalabas ito ng acoustic energy sa pamamagitan ng three-dimensional sound cone na naglalaman ng pangunahing lobe at mas maliliit na lobe sa gilid.
Ang isang mas malawak na sinag ay maaaring makakita ng mga bagay sa isang mas malaking lugar ngunit maaari ring makatanggap ng mga hindi gustong pagmuni-muni mula sa mga kalapit na pader, bracket, tubo o mga ibabaw ng enclosure. Ang isang mas makitid na sinag ay nagbibigay ng mas mahusay na pagpili ng direksyon ngunit nangangailangan ng mas tumpak na pagkakahanay ng sensor.
Ang isang piezoelectric ultrasonic transducer ay kumikilos bilang isang capacitive electrical load. Ang capacitance nito ay nakakaapekto sa driver current, impedance matching, switching losses at resonant circuit design.
Ang inilapat na boltahe ay dapat manatili sa loob ng rate ng tuluy-tuloy at pulse-drive na limitasyon ng transduser. Ang sobrang boltahe ng drive ay maaaring magdulot ng overheating, depolarization, mekanikal na pinsala o pinaikling buhay ng serbisyo.
Naaapektuhan ng temperatura ang bilis ng tunog, mga katangian ng piezoelectric, resonance, sensitivity, adhesive na materyales at mga electronic na bahagi. Kumpirmahin ang hanay ng operating-temperature at ang storage-temperatura range para sa aktwal na modelo ng sensor.
Ang temperatura ay isa sa pinakamahalagang variable sa kapaligiran dahil binabago nito ang bilis ng tunog. Ang karaniwang ginagamit na pagtatantya para sa tuyong hangin na malapit sa normal na kondisyon ng atmospera ay:
Bilis ng tunog ≈ 331.3 + (0.606 × Temperatura sa °C) m/s
Ang isang sistema na palaging ipinapalagay na 343 m/s ay maaaring bumuo ng isang nasusukat na error sa distansya kapag ang aktwal na temperatura ay nagbabago. Para sa mga application na nangangailangan ng matatag na ganap na katumpakan, maglagay ng sensor ng temperatura malapit sa acoustic path at i-update ang pagkalkula ng bilis ng tunog.
Ang malalaking target ay karaniwang nagbabalik ng mas maraming acoustic energy kaysa sa maliliit na target. Ang target na mas makitid kaysa sa aktibong sound cone ay maaaring makagawa ng mahinang echo o payagan ang sensor na makakita ng mas malaking bagay sa likod nito.
Ang mga halaga ng maximum na hanay ay karaniwang sinusukat gamit ang isang tinukoy na flat reference na target. Ang praktikal na hanay para sa maliliit na wire, makitid na tubo, mga hubog na bagay o hindi regular na bahagi ay maaaring mas maikli.
Ang isang patag, makinis na target ay nagbibigay ng pinakamalakas na pagbalik kapag ang ibabaw nito ay humigit-kumulang patayo sa sensor axis. Kung ang ibabaw ay nakatagilid, ang karamihan sa acoustic energy ay maaaring maipakita palayo sa receiver.
Ang mga magaspang na ibabaw ay nagkakalat ng tunog sa maraming direksyon at maaaring magparaya sa mas malaking angular na pagkakaiba-iba, ngunit ang ibinalik na enerhiya ay maaaring hindi masyadong mahulaan.
Ang mga matitigas na ibabaw gaya ng metal, salamin, matibay na plastik, kahoy at mga kalmadong likidong ibabaw ay kadalasang gumagawa ng mga kapaki-pakinabang na pagmuni-muni. Ang malambot, buhaghag o fibrous na materyales tulad ng foam, makapal na tela, cotton at maluwag na pagkakabukod ay maaaring sumipsip ng ultrasonic na enerhiya at mabawasan ang hanay ng pagtuklas.
Ang mga transparent na bagay ay madalas na nakikita dahil ang ultrasound ay hindi nakadepende sa nakikitang transparency. Gayunpaman, ang isang makinis na salamin o plastik na ibabaw ay nangangailangan pa rin ng angkop na anggulo upang ipakita ang tunog pabalik sa sensor.
Ang mga bagay na matatagpuan sa loob ng tinukoy na blind zone ay hindi masusukat nang maaasahan. Ang sensor ay maaaring mag-ulat ng walang target, isang hindi matatag na halaga o isang maling distansya na nabuo sa pamamagitan ng pag-ring at panloob na pagmuni-muni.
Dapat panatilihin ng pag-install ang pinakamalapit na inaasahang target na lampas sa minimum na distansya ng sensing na nakasaad sa huling sensor o module datasheet.
Maaaring baguhin ng malakas na daloy ng hangin ang mabisang landas ng tunog, habang ang mabilis na pagbabago ng mga gradient ng temperatura ay maaaring yumuko sa acoustic wave o baguhin ang bilis ng pagpapalaganap nito sa daanan ng pagsukat.
Iwasang mag-mount ng precision ranging sensor nang direkta sa tabi ng mga hot-air outlet, cooling fan, steam vent o mabilis na pabagu-bagong thermal source.
Ang katamtamang halumigmig ay karaniwang may mas kaunting epekto kaysa sa temperatura, ngunit ang kahalumigmigan ay maaari pa ring maka-impluwensya sa acoustic attenuation at pagpapatakbo ng sensor. Ang mga patak ng tubig, condensation, yelo o kontaminasyon sa mukha ng transducer ay maaaring humarang o makadistort sa sound path.
Ang mga aplikasyon sa labas o mataas na kahalumigmigan ay dapat gumamit ng isang naaangkop na selyadong o hindi tinatablan ng tubig na ultrasonic transducer sa halip na ipagpalagay na ang isang open-type na sensor ay protektado ng kapaligiran.
Ang mga dingding, mga mounting bracket, mga proteksiyon na takip, mga gilid ng tangke at mga frame ng makina ay maaaring magbalik ng mga hindi gustong umalingawngaw. Ang mga pagmumuni-muni na ito ay maaaring dumating bago o pagkatapos ng nilalayong target na echo at magdulot ng maling mga sukat.
Panatilihing malinaw ang pangunahing sound cone at subukan ang kumpletong sensor assembly sa huling enclosure sa halip na suriin lamang ang hubad na transduser.
Kapag ang ilang ultrasonic sensor ay gumagana nang magkakalapit, ang isang receiver ay maaaring makakita ng pulso na ipinadala ng isa pang sensor. Ito ay tinatawag na acoustic crosstalk at maaaring lumikha ng mga maling pagbabasa ng distansya.
Gumamit ng naka-synchronize na pag-trigger, sunud-sunod na pagsukat, sapat na espasyo, pisikal na acoustic isolation o naka-code na paraan ng paghahatid upang mabawasan ang interference.
Gumamit ng kabayaran sa temperatura. Sukatin ang temperatura ng hangin malapit sa acoustic path at i-update ang pagkalkula ng bilis ng tunog.
Panatilihin ang target sa labas ng blind zone. I-verify ang pinakamababang distansya ng pagsukat sa ilalim ng aktwal na boltahe ng drive at mga kondisyon ng circuit.
Ihanay nang tama ang target. Iposisyon ang makinis, patag na mga target na kasing lapit ng praktikal sa patayo sa sensor axis.
Panatilihing malinaw ang sound cone. Pigilan ang mga bracket, cover at enclosure wall na makapasok sa field ng detection.
Gumamit ng band-pass filtering. I-filter sa paligid ng operating frequency ng transduser upang bawasan ang broadband electrical at acoustic noise.
Ilapat ang digital averaging o median na pag-filter. Maaaring bawasan ng maraming sukat ang random na ingay at tanggihan ang mga nakahiwalay na outlier.
Kontrolin ang timing ng transmitter. Maglaan ng sapat na oras para mawala ang nakaraang echo bago magpadala ng isa pang pulso.
I-synchronize ang maramihang mga sensor. Mag-trigger ng mga sensor nang sunud-sunod o gumamit ng kinokontrol na paraan ng pag-synchronize upang bawasan ang crosstalk.
I-calibrate ang kumpletong pagpupulong. Subukan ang sensor, enclosure, mounting structure at electronics nang magkasama sa mga alam na distansya.
Subukan ang mga target na kinatawan. Patunayan ang pagganap gamit ang aktwal na laki ng bagay, materyal, anggulo, bilis at mga kondisyon sa kapaligiran.
Ang mga open-type na ultrasonic sensor ay karaniwang gumagamit ng metal na pabahay na may nakalantad na acoustic opening. Karaniwang pinipili ang mga ito para sa panloob na electronics, development board, robot, object detection at cost-sensitive distance-measurement system.
Maaari silang magbigay ng mahusay na acoustic transmission ngunit sa pangkalahatan ay hindi idinisenyo para sa direktang pagkakalantad sa ulan, spray ng tubig, condensation o matinding kontaminasyon maliban kung tinukoy.
Gumagamit ang mga hindi tinatagusan ng tubig o weather-resistant na ultrasonic transducers ng selyadong front surface at protective housing. Angkop ang mga ito para sa mga sistema ng paradahan ng sasakyan, kagamitan sa labas, pagsukat sa antas ng likido, mga produktong panseguridad at mga pang-industriyang aplikasyon na nakalantad sa alikabok o kahalumigmigan.
Binabago ng proteksiyon na istraktura ang acoustic response, kaya ang modelong hindi tinatablan ng tubig ay dapat na itugma sa isang naaangkop na dalas ng drive, boltahe at circuit ng pagtanggap.
Pinagsasama ng isang integrated ultrasonic ranging module ang isa o higit pang mga transduser sa pagpapadala ng electronics, pagtanggap ng amplification, pagpoproseso ng signal at isang digital o analog na interface ng output.
Pinapasimple ng mga module ang pag-develop ng system ngunit nagbibigay ng mas kaunting kontrol sa internal waveform, gain at detection algorithm kaysa sa isang custom na transducer-based na circuit.
Ang mga mas mataas na dalas na ultrasonic transducers ay may mas maiikling wavelength at maaaring suportahan ang pagtuklas ng mas maliliit na feature o mas espesyal na mga sukat. Gayunpaman, ang mas mataas na dalas ng tunog ay karaniwang pinahina sa hangin, na maaaring mabawasan ang praktikal na saklaw ng sensing.
Dapat piliin ang frequency ayon sa range, target size, resolution, transducer diameter, environmental attenuation at system bandwidth sa halip na ipagpalagay na ang mas mataas na frequency ay palaging mas mahusay.
| Mga Kalamangan | Limitasyon |
|---|---|
| Di-contact na distansya at pagsukat ng presensya | May pinakamababang sensing distance o blind zone |
| Maaaring makakita ng maraming transparent, madilim at mapanimdim na bagay | Ang malambot o buhaghag na mga materyales ay maaaring sumipsip ng tunog |
| Gumagana nang walang nakikitang pag-iilaw | Maaaring ipakita ng mga makinis na angled na target ang echo |
| Maaaring sukatin ang antas ng likido nang hindi nakikipag-ugnay sa likido | Maaaring mabawasan ng foam, waves, turbulence o vapor ang pagiging maaasahan |
| Cost-effective para sa maikli at katamtamang saklaw na mga aplikasyon | Maaaring kailanganin ang kabayaran sa temperatura para sa tumpak na hanay |
| Magagamit bilang bukas, hindi tinatablan ng tubig, mataas na dalas at pinagsamang mga modelo | Maaaring makagambala ang maraming sensor sa isa't isa |
| Angkop para sa mga compact at integrated electronic system | Ang mga kalapit na istruktura ay maaaring lumikha ng pangalawang pagmuni-muni |
Walang solong teknolohiya ng sensing ang mainam para sa bawat aplikasyon. Ang naaangkop na pagpipilian ay nakasalalay sa target, kinakailangang saklaw, bilis ng pagtugon, resolusyon, mga kondisyon ng pag-iilaw, pagkakalantad sa kapaligiran at gastos ng system.
| Paghahambing | ng Ultrasonic Sensor | Infrared o Photoelectric Sensor | LiDAR o Laser Distance Sensor |
|---|---|---|---|
| Prinsipyo ng pagsukat | Tunog na oras ng paglipad | Sinasalamin o naputol na liwanag | Laser o optical na oras ng paglipad |
| Target na sensitivity ng kulay | Sa pangkalahatan ay mababa | Maaaring makabuluhan | Depende sa optical reflectivity |
| Transparent na pagtukoy ng target | Kadalasan ay epektibo sa angkop na anggulo ng target | Maaaring mangailangan ng espesyal na optical sensor | Maaaring mahirap para sa malinaw na materyales |
| Laki ng sinag | Medyo malawak na kono ng tunog | Karaniwang mas makitid | Napakakitid na lugar o scanning beam |
| Bilis ng pagtugon | Limitado ng tunog ng oras ng paglalakbay | Sa pangkalahatan mabilis | Sa pangkalahatan mabilis |
| Pangunahing pag-aalala sa kapaligiran | Temperatura, airflow, absorption at acoustic reflection | Ilaw sa paligid, alikabok, kulay at optical contamination | Optical contamination, reflectivity, fog at gastos |
| Karaniwang lakas | Maaasahang non-contact detection ng iba't ibang materyales | Mabilis na pagtuklas ng bagay at tumpak na mga spot ng liwanag | Mahabang hanay, makitid na sinag at mataas na spatial na katumpakan |
Gumagamit ang mga mobile robot, automated guided vehicle, service robot at educational platform ng mga ultrasonic sensor para makita ang mga pader, kagamitan, tao at iba pang mga hadlang nang walang pisikal na pakikipag-ugnayan.
Ang mga hindi tinatagusan ng tubig na ultrasonic transducers na naka-install sa mga bumper ng sasakyan ay sumusukat sa distansya sa mga kalapit na obstacle at sumusuporta sa mga parking-warning system, mababang bilis ng pagmamaniobra at mga alerto sa malapit.
Ang sensor ng antas ng ultrasonic na nakaharap pababa ay sumusukat sa distansya mula sa sensor hanggang sa likidong ibabaw. Maaaring kalkulahin ng controller ang natitirang taas ng likido kapag alam ang mga sukat ng tangke at posisyon ng sensor.
Ang foam, vapor, agitation, angled liquid surface at internal tank structures ay dapat suriin sa panahon ng application testing.
Ang mga ultrasonic sensor ay maaaring makakita ng mga produkto sa mga conveyor, subaybayan ang taas ng stack, kumpirmahin ang presensya ng bahagi, bilangin ang mga lalagyan at makita ang mga transparent na bote o pelikula na maaaring mahirap para sa mga karaniwang optical sensor.
Ang ultrasonic detection ay maaaring matukoy ang paggalaw o presensya malapit sa mga pinto, pasukan, mga pinaghihigpitang lugar at mga sistema ng alarma nang hindi nangangailangan ng nakikitang pag-iilaw.
Maaaring sukatin ng mga short-range na ultrasonic sensor ang distansya sa pagitan ng drone at ng lupa sa mababang altitude hovering o landing. Dapat isaalang-alang ang airflow ng rotor, anggulo sa ibabaw, damo at sound interference.
Ang ultrasonic proximity detection ay maaaring isama sa mga dispenser, gamit sa bahay, control panel, waste bin at iba pang mga produkto na nangangailangan ng touch-free activation o level monitoring.
Ang pagpili ng angkop na ultrasonic sensor ay nangangailangan ng higit pa sa pagpili ng frequency. Ibigay sa supplier ang kumpletong kundisyon ng aplikasyon upang ang acoustic, elektrikal at mekanikal na disenyo ay maaaring masuri nang magkasama.
| Mga Tanong sa Selection Item | upang Kumpirmahin |
|---|---|
| Saklaw ng pagsukat | Ano ang minimum at maximum na target na distansya? |
| Target | Ano ang materyal, sukat, hugis, anggulo at bilis ng paggalaw ng target? |
| Dalas | Angkop ba ang 40 kHz para sa kinakailangang hanay at laki ng target? |
| Anggulo ng sinag | Kailangan ba ng isang malawak na lugar ng pagtuklas o isang makitid na direksyon na sinag? |
| Kapaligiran | Makakaharap ba ang sensor ng ulan, condensation, alikabok, kemikal, hangin o matinding temperatura? |
| Katumpakan at resolusyon | Anong error sa pagsukat at repeatability ang maaaring tanggapin ng application? |
| Oras ng pagtugon | Gaano kabilis dapat matukoy o masubaybayan ng system ang target? |
| Interface ng elektrikal | Kailangan ba ng hubad na transduser, pares ng transmitter-receiver, analog na output o digital module? |
| Circuit ng drive | Anong boltahe, burst waveform, amplifier at arkitektura ng receiver ang gagamitin? |
| Disenyong mekanikal | Anong diameter, taas, terminal, cable, connector at mounting method ang kailangan? |
| Dami at pagpapasadya | Ano ang dami ng prototype, taunang dami at mga kinakailangan sa custom-performance? |
Panatilihing malinis ang kumpletong sound cone sa mga dingding ng enclosure at mga mounting bracket.
Huwag takpan ang acoustic opening ng ordinaryong plastik, makapal na tela o hindi angkop na mesh.
Panatilihin ang pinakamalapit na target sa labas ng tinukoy na dead zone.
I-align ang makinis na mga target nang mas malapit hangga't maaari sa patayo sa sensing axis.
Gumamit ng vibration isolation kapag naka-install ang sensor malapit sa mga motor, pump o mechanical actuator.
Panatilihing malayo ang high-current switching trace at maingay na power circuit mula sa input ng receiver.
Gumamit ng angkop na grounding, shielding at filtering para sa mahinang echo signal.
Pigilan ang tubig, yelo, langis o mabigat na kontaminasyon mula sa pagkolekta sa mukha ng transducer.
I-trigger ang mga katabing ultrasonic sensor nang sunud-sunod upang mabawasan ang acoustic interference.
I-calibrate at i-validate ang sensor pagkatapos itong mai-install sa panghuling pabahay ng produkto.
Nagbibigay ang Manorshi ng open-type, waterproof, high-frequency, parking-assistance at level-sensing ultrasonic na mga produkto para sa mga manufacturer, developer ng electronics at mga supplier ng kagamitang pang-industriya.
Maaaring kabilang sa mga available na parameter ng pagsusuri ang center frequency, sound pressure level, receiving sensitivity, beam angle, capacitance, ringing time, operating temperature, housing dimensions, terminals, lead wires at environmental protection.
Tingnan ang 40 kHz waterproof ultrasonic transmitter at receiver o i-browse ang kumpleto Manorshi ultrasonic sensor range.
Para sa isang bagong aplikasyon, ibigay ang kinakailangang hanay ng pagsukat, target na materyal, kapaligiran sa pagpapatakbo, boltahe ng suplay, anggulo ng beam, mga sukat, taunang dami at inaasahang output. Makipag-ugnayan kay Manorshi para talakayin ang pagpili ng sensor, mga sample o customized na mga kinakailangan sa ultrasonic transducer.
Ang ultrasonic ranging sensor ay isang non-contact device na naglalabas ng ultrasonic pulse, nakakakita ng reflected echo at kinakalkula ang distansya sa target mula sa round-trip na oras ng paglalakbay ng tunog.
Ang pangunahing formula ay Distansya = Oras ng Echo × Bilis ng Tunog ÷ 2 . Ang kalkulasyon ay nahahati sa dalawa dahil kasama sa sinusukat na oras ang palabas na biyahe patungo sa target at ang pabalik na biyahe sa receiver.
Ang apatnapung kilohertz ay nagbibigay ng praktikal na balanse sa laki ng transducer, acoustic output, air attenuation, availability ng component at short-to medium-range detection. Ito ay karaniwan ngunit hindi angkop para sa bawat aplikasyon.
Ang isang ultrasonic transducer ay ang electromechanical component na nagko-convert ng elektrikal na enerhiya sa ultrasound o ultrasound sa isang electrical signal. Ang isang ultrasonic sensor ay maaaring sumangguni sa transduser lamang o sa isang kumpletong module na naglalaman ng transduser, driver, receiver at signal-processing electronics.
Ang blind zone ay ang pinakamababang lugar sa harap ng sensor kung saan hindi posible ang maaasahang pagsukat ng distansya. Ito ay pangunahing sanhi ng transducer ringing, circuit recovery time at ang malakas na transmitted signal masking ng malapit na echo.
Binabago ng temperatura ang bilis ng tunog sa hangin. Kung ang pagkalkula ay gumagamit ng isang nakapirming bilis ng tunog habang nagbabago ang aktwal na temperatura, ang iniulat na distansya ay maglalaman ng isang proporsyonal na error. Pinapabuti ng kabayaran sa temperatura ang ganap na katumpakan.
Oo. Ang ultrasonic sensing ay hindi umaasa sa nakikitang liwanag na pagmuni-muni, kaya nakakakita ito ng maraming transparent na materyales. Gayunpaman, ang isang makinis na transparent na ibabaw ay dapat na nakaposisyon sa isang angkop na anggulo upang ang acoustic echo ay bumalik sa receiver.
Maaaring posible ang pagtuklas, ngunit ang malambot, buhaghag at fibrous na materyales ay maaaring sumipsip ng ultrasonic na enerhiya at makagawa ng mahinang dayandang. Ang epektibong hanay ay dapat na masuri gamit ang aktwal na materyal, kapal at kondisyon sa ibabaw.
Oo. Maaaring sukatin ng sensor na naka-install sa itaas ng tangke ang distansya sa ibabaw ng likido nang hindi hinahawakan ang likido. Ang mga tahimik na ibabaw ay karaniwang nagbibigay ng mas mahusay na mga resulta kaysa sa mga bumubula, magulong, anggulo o mabigat na vapor-covered na mga ibabaw.
Karaniwang may maliit na direktang epekto ang target na kulay dahil gumagamit ang mga ultrasonic sensor ng tunog kaysa sa nakikitang liwanag. Ang anggulo ng ibabaw, tigas, laki, texture at acoustic absorption ay karaniwang mas mahalaga.
Ang dilim ay hindi nakakaapekto sa ultrasonic sensing. Ang katamtamang alikabok o fog ay maaaring may mas kaunting epekto kaysa sa mga optical sensor, ngunit ang mabigat na alikabok, mga patak ng tubig, condensation o materyal na tumatakip sa mukha ng transducer ay maaari pa ring bawasan ang pagganap.
Hindi. Ang ultrasonic na tunog ay isang mekanikal na alon at nangangailangan ng isang daluyan tulad ng hangin, gas, likido o solid kung saan dumarami. Ang isang ordinaryong air-coupled na ultrasonic ranging sensor ay hindi maaaring gumana sa isang vacuum.
Kabilang sa mga karaniwang sanhi ang isang target sa loob ng blind zone, mahinang acoustic reflection, isang angled o gumagalaw na target, malapit na structural echoes, electrical noise, pagkakaiba-iba ng temperatura, airflow, transducer contamination at interference mula sa iba pang ultrasonic sensors.
I-trigger ang mga sensor nang sunud-sunod at payagan ang sapat na oras para sa bawat ipinadalang pulso at ang mga dayandang nito na mabulok bago i-activate ang susunod na sensor. Ang pag-synchronize, spacing, acoustic isolation at mga naka-code na signal ay maaari ding mabawasan ang crosstalk.
Pumili ng mas malawak na beam kapag nag-iiba ang target na posisyon o kailangan ng mas malaking lugar ng pagtuklas. Pumili ng mas makitid na sinag kapag ang mga kalapit na bagay ay dapat na hindi kasama o kailangan ng higit pang direksyong pagsukat. Suriin ang kumpletong tugon ng sound-cone sa halip na isang nominal na anggulo lamang.
Ang mga open-type na sensor ay angkop para sa mga protektadong panloob na application at maaaring mag-alok ng mahusay na pagganap ng acoustic. Ang mga hindi tinatagusan ng tubig sensor ay mas mahusay para sa automotive, panlabas, likido-level o mataas na kahalumigmigan na kapaligiran. Ang tamang pagpili ay nakasalalay sa pagkakalantad sa kapaligiran, saklaw at mga kinakailangan sa makina.
Ibigay ang dalas ng gitna, saklaw ng pagsukat, mga detalye ng target, kinakailangang anggulo ng beam, pagpapadala ng SPL, sensitivity ng pagtanggap, boltahe ng drive, uri ng circuit, temperatura ng pagpapatakbo, kinakailangan na hindi tinatablan ng tubig, mga dimensyon, paraan ng pag-mount, mga terminal, haba ng cable, connector, mga kinakailangan sa sertipikasyon at taunang dami ng order.
