Kako rade ultrazvučni senzori?

Ultrazvučni senzori su uređaji koji pretvaraju ultrazvučne signale u druge energetske signale (obično električne signale) za mjerenje udaljenosti od senzora do ciljnog objekta. Ultrazvučni val je mehanički val s frekvencijom vibracije većom od 20 KHz i ima karakteristike visoke frekvencije, kratke valne duljine, malog fenomena difrakcije, posebno dobre usmjerenosti, koji može postati zrake i širiti se usmjereno.

Ultrazvučni senzor može se koristiti kao ultrazvučni senzor udaljenosti za mjerenje udaljenosti ciljanog objekta, otkrivanje prisutnosti kao i kretanja objekta primjenom električnih signala na 40khz keramički pretvarač (odašiljač) za prijenos ultrazvučnih valova i pretvaranje reflektiranog zvuka u električne signale (pogledajte sliku).

Par ultrazvučnih senzora sastoji se od odašiljača i prijemnika koji su dostupni kao zasebne jedinice ili ugrađeni zajedno kao jedna jedinica. Donja slika prikazuje Manorshi 40KHz ultrazvučni odašiljač i prijemnik. (Više informacija možete pronaći na Manorshi web stranici: www.manorshi.com )

Rad ultrazvučnih senzora

Ultrazvučni odašiljač koristi piezokeramički kristal pričvršćen konusnim metalnim limom. Kada se na piezokeramiku primijeni električni napon, ona vibrira uz kontinuirano širenje i skupljanje. Kao rezultat toga, prema svojstvu piezoelektričnog materijala, generiraju se ultrazvučni valovi koji se šire ravno zbog stožastog oblika rezonatora.

 

Ultrazvučni prijemnici rade na potpuno suprotnom konceptu. Kada ultrazvučni val udari kroz rezonator, povezani vibrator (metalna ploča) vibrira. Lijepljenjem vibracije piezoelektričnog keramičkog diska na vibrator, stvara se struja u skladu sa karakteristikama piezoelektričnog keramičkog materijala. Ova struja se dalje uzima iz dva vanjska voda.

Ukratko, ultrazvučni senzori mogu i odašiljati i primati ultrazvučne valove. Prilikom prijenosa ultrazvučnih valova pretvara električnu energiju u ultrazvučne valove; prilikom primanja odjeka pretvara vibracije ultrazvučnih valova u električne signale, pa se naziva 'ultrazvučni pretvarač'.

Radne karakteristike ultrazvučnih senzora

Zbog strukturnih karakteristika kružne piezoelektrične pločice, emitirani ultrazvučni valovi imaju određenu usmjerenost, a poprečni presjek snopa sličan je elipsi, pa je domet detekcije ograničen. Kut detekcije horizontalne ravnine je 120 stupnjeva, a kut detekcije vertikalne ravnine je 60 stupnjeva.

Značajke ultrazvučnih senzora

1. Jednostavna struktura i praktična proizvodnja;

2. Elektromagnetsko polje okoline nije lako ometano;

3. Ultrazvuk nije osjetljiv na svjetlost i boju, te se može koristiti za prepoznavanje prozirnih i slabo reflektirajućih predmeta.