Dilihat: 87 Penulis: Editor Situs Waktu Publikasi: 14-04-2020 Asal: Lokasi
Sensor jangkauan ultrasonik adalah perangkat penginderaan non-kontak yang mengukur jarak antara sensor dan target dengan mengirimkan pulsa suara ultrasonik dan mengukur berapa lama gema yang dipantulkan untuk kembali.
Gelombang ultrasonik mempunyai frekuensi di atas rentang pendengaran normal manusia yaitu kurang lebih 20 kHz. Sensor jarak berpasangan udara biasanya beroperasi sekitar 40 kHz, meskipun frekuensi lain digunakan sesuai dengan rentang pengukuran, resolusi, ukuran transduser, pola pancaran, dan kondisi lingkungan yang diperlukan.
Tidak seperti sensor jarak optik, sensor ultrasonik tidak bergantung terutama pada warna target atau reflektifitas cahaya tampak. Oleh karena itu, ia dapat mendeteksi banyak objek transparan, tembus cahaya, gelap atau mengkilap, asalkan target mengembalikan gema akustik yang cukup kuat ke penerima.
Jawaban cepat: Sensor jangkauan ultrasonik mengirimkan pulsa suara berfrekuensi tinggi ke arah target, menerima gema yang dipantulkan, dan menghitung jarak dari waktu perjalanan pulang pergi. Rumus dasarnya adalah Jarak = Kecepatan Suara × Waktu Gema 2.
Teknologi jangkauan ultrasonik banyak digunakan dalam pendeteksi rintangan robot, bantuan parkir otomotif, pengukuran ketinggian cairan, pintu otomatis, otomasi industri, sistem keamanan, penanganan material, dan deteksi keberadaan objek.
Persediaan Manorshi sensor dan transduser ultrasonik untuk pengukuran jarak, deteksi objek, sistem parkir, penginderaan ketinggian, dan aplikasi elektronik yang disesuaikan.
Kebanyakan sensor jarak ultrasonik menggunakan prinsip waktu penerbangan , juga disebut metode waktu transit gema. Sistem mengukur waktu antara transmisi pulsa ultrasonik dan penerimaan gema yang dipantulkan.
Sirkuit kontrol menghasilkan ledakan listrik pendek pada atau dekat frekuensi pengenal transduser ultrasonik.
Transduser transmisi mengubah sinyal listrik menjadi getaran mekanis ultrasonik.
Pulsa ultrasonik bergerak melalui udara menuju target.
Sebagian energi suara dipantulkan dari permukaan target.
Penerima mengubah gema akustik yang dikembalikan menjadi sinyal listrik kecil.
Sirkuit pengkondisi sinyal memperkuat, menyaring dan mendeteksi gema.
Mikrokontroler atau rangkaian waktu mengukur waktu perjalanan pulang pergi dan mengubahnya menjadi jarak.
Jarak = (Waktu Gema × Kecepatan Suara) 2
d = (t × c) 2
d adalah jarak satu arah antara sensor dan target.
t adalah waktu bolak-balik yang diukur dari transmisi ke penerimaan gema.
c adalah cepat rambat bunyi dalam medium pengukuran.
Hasilnya terbagi dua karena suara merambat dari sensor ke target lalu kembali ke sensor.
Pada suhu sekitar 20°C, kecepatan suara di udara kering adalah sekitar 343 m/s. Jika waktu gema yang diukur adalah 5,83 milidetik, maka jarak yang dihitung adalah:
Jarak = 0,00583 detik × 343 m/s 2
Jarak ≈ 1 meter
Contoh ini mengasumsikan suhu udara stabil dan gema terdeteksi dengan jelas. Sistem nyata juga dapat menerapkan kompensasi suhu, penyaringan sinyal, deteksi ambang batas, kalibrasi, dan rata-rata multi-sampel.
Inti dari banyak transduser rentang ultrasonik adalah elemen keramik piezoelektrik yang dipasang pada diafragma logam atau pelat beresonansi. Rakitan tersebut juga dapat mencakup resonator, rumah akustik, terminal, bahan peredam, jaring pelindung, dan komponen penyekat lingkungan.
Ketika tegangan listrik bolak-balik diterapkan pada keramik piezoelektrik, material akan memuai dan berkontraksi. Deformasi mekanis ini menyebabkan diafragma bergetar dan memancarkan gelombang ultrasonik ke udara.
Proses piezoelektrik terbalik terjadi selama penerimaan. Gelombang tekanan ultrasonik yang kembali menggetarkan diafragma dan elemen piezoelektrik, menghasilkan sinyal listrik kecil yang dapat diperkuat dan diproses oleh rangkaian penerima.
Resonator berbentuk corong atau tanduk dapat meningkatkan transfer energi akustik antara elemen piezoelektrik dan udara sekitarnya. Geometrinya juga mempengaruhi sensitivitas, frekuensi resonansi, dan pola pancaran.
Perbedaan penting: Rentang ultrasonik berpasangan udara biasanya mengukur gema yang dipantulkan dari permukaan target. Ini berbeda dengan pencitraan medis atau sistem pengujian tak rusak ultrasonik yang dirancang untuk mengirimkan suara melalui cairan atau bahan padat.
Sistem jangkauan ultrasonik dapat menggunakan pemancar dan penerima terpisah atau transceiver tunggal yang bergantian antara transmisi dan penerimaan.
| Konfigurasi | Metode Kerja | Keuntungan Khas | Pertimbangan Desain |
|---|---|---|---|
| Pisahkan pemancar dan penerima | Satu transduser memancarkan secara terus-menerus atau sebentar-sebentar sementara transduser kedua menerima gema. | Jalur transmisi dan penerimaan terpisah, desain sirkuit fleksibel dan tidak perlu mengganti satu elemen antar mode. | Jarak sensor, penyelarasan, sambungan akustik, dan crosstalk pemancar-ke-penerima langsung harus dikontrol. |
| Pemancar ultrasonik tunggal | Satu elemen mentransmisikan pulsa dan kemudian beralih ke mode penerimaan. | Desain mekanis yang ringkas dan penyelarasan yang lebih mudah antara sumbu transmisi dan penerima. | Sistem harus menunggu dering mekanis mereda sebelum mendeteksi gema jarak dekat. |
| Pasangan sinar tembus | Pemancar dan penerima saling berhadapan, dan sistem mendeteksi ketika suatu objek mengganggu jalur suara. | Respons cepat dan deteksi film transparan, botol, dan benda bergerak cepat yang andal. | Konfigurasi ini terutama mendeteksi keberadaan daripada menghitung jarak target reflektif. |
Tabel berikut mempertahankan contoh parameter pemancar dan penerima ultrasonik 40 kHz dari halaman aslinya. Nilai-nilai ini tidak boleh diperlakukan sebagai spesifikasi universal untuk setiap sensor ultrasonik. Selalu konfirmasikan nomor komponen akhir, kondisi pengujian, dan lembar data produk sebelum merancang sirkuit penggerak atau menyetujui komponen produksi.
| Spesifikasi | Nilai Contoh |
|---|---|
| Frekuensi pusat | 40 ± 1,0 kHz |
| Transmisi tingkat tekanan suara | minimal 100 dB |
| Menerima kepekaan | Minimal −72 dB |
| Sensitivitas gema | ≥230 mV |
| Waktunya berdering | Maksimum 1,2 ms |
| Kapasitansi pada 1 kHz | 2400 pF ±20% |
| Tegangan penggerak kontinu maksimum | 20 Vrms |
| Sudut pancaran total | 47° tipikal pada −6 dB |
| Waktu pembusukan | ≤1,2 mdtk |
| Suhu pengoperasian | −30°C hingga +80°C |
| Suhu penyimpanan | −30°C hingga +80°C |
Struktur dan dimensi transduser rentang ultrasonik
Pasangan pemancar dan penerima ultrasonik 40 kHz
Kinerja jangkauan ultrasonik bergantung pada transduser, sirkuit penggerak, sirkuit penerima, algoritme pemrosesan sinyal, target, dan lingkungan pemasangan. Parameter berikut harus dievaluasi secara bersama-sama, bukan secara terpisah.
Frekuensi tengah adalah frekuensi di mana transduser dirancang untuk beroperasi secara efisien. Untuk transduser ultrasonik nominal 40 kHz, rangkaian transmisi biasanya menghasilkan ledakan mendekati 40 kHz, sedangkan penerima disaring pada rentang frekuensi yang sama.
Mengemudi terlalu jauh dari wilayah resonansi dapat mengurangi energi akustik yang ditransmisikan dan sensitivitas penerimaan. Toleransi komponen, suhu, pemasangan, dan desain housing juga dapat mengubah respons efektif.
Tingkat tekanan suara transmisi menunjukkan kekuatan keluaran ultrasonik dalam kondisi pengujian yang ditentukan. Nilai yang lebih tinggi dapat mendukung gema yang lebih kuat atau jarak penginderaan yang lebih jauh, namun hasilnya bergantung pada tegangan penggerak, frekuensi, bentuk gelombang, jarak pengukuran, dan perlengkapan pengujian.
Nilai tekanan suara hanya boleh dibandingkan jika lembar data menggunakan kondisi pengukuran yang setara.
Sensitivitas penerimaan menggambarkan seberapa efektif penerima mengubah tekanan ultrasonik yang masuk menjadi sinyal listrik. Sensitivitas yang lebih tinggi dapat meningkatkan deteksi gema lemah, namun keseluruhan sistem juga bergantung pada kebisingan amplifier, bandwidth filter, penguatan, pengaturan ambang batas, dan interferensi elektromagnetik.
Sensitivitas gema mewakili sinyal yang diterima yang dihasilkan berdasarkan target dan pengaturan pengujian yang ditentukan. Sistem jangkauan yang berguna harus membedakan gema nyata dari kebisingan listrik, getaran mekanis, sambungan akustik langsung, dan pantulan sekunder.
Kontrol penguatan otomatis, pemfilteran band-pass, deteksi envelope, pemrosesan korelasi, dan ambang batas adaptif dapat digunakan untuk meningkatkan pengenalan gema.
Setelah ledakan transmisi berakhir, transduser dan struktur mekanis terus bergetar sebentar. Getaran sisa ini disebut ringing atau ring-down.
Selama periode pemulihan ini, gema target yang dekat mungkin disembunyikan oleh sisa sinyal transmisi yang jauh lebih kuat. Jarak terukur minimum yang sesuai disebut zona buta , zona mati atau jarak penginderaan minimum.
Waktu dering yang lebih pendek umumnya mendukung jarak deteksi minimum yang lebih pendek, meskipun zona buta akhir juga bergantung pada pemulihan sirkuit, tegangan pemancar, redaman, pengaturan ambang batas, dan metode pemrosesan sinyal.
Transduser ultrasonik tidak menghasilkan sinar lurus yang sangat sempit. Ia memancarkan energi akustik melalui kerucut suara tiga dimensi yang berisi lobus utama dan lobus samping yang lebih kecil.
Sinar yang lebih lebar dapat mendeteksi objek di area yang lebih luas namun juga dapat menerima pantulan yang tidak diinginkan dari dinding, braket, pipa, atau permukaan selungkup di dekatnya. Sinar yang lebih sempit memberikan selektivitas arah yang lebih baik tetapi memerlukan penyelarasan sensor yang lebih akurat.
Transduser ultrasonik piezoelektrik sebagian besar berperilaku seperti beban listrik kapasitif. Kapasitansinya mempengaruhi arus driver, pencocokan impedansi, rugi-rugi switching dan desain sirkuit resonansi.
Tegangan yang diberikan harus tetap berada dalam batas kontinu dan batas penggerak pulsa transduser. Tegangan penggerak yang berlebihan dapat menyebabkan panas berlebih, depolarisasi, kerusakan mekanis, atau memperpendek masa pakai.
Suhu mempengaruhi kecepatan suara, karakteristik piezoelektrik, resonansi, sensitivitas, bahan perekat dan komponen elektronik. Konfirmasikan kisaran suhu pengoperasian dan kisaran suhu penyimpanan untuk model sensor sebenarnya.
Suhu adalah salah satu variabel lingkungan yang paling penting karena mengubah kecepatan suara. Perkiraan yang umum digunakan untuk udara kering mendekati kondisi atmosfer normal adalah:
Kecepatan suara ≈ 331,3 + (0,606 × Suhu dalam °C) m/s
Sebuah sistem yang selalu mengasumsikan kecepatan 343 m/s dapat menimbulkan kesalahan jarak yang dapat diukur ketika suhu sebenarnya berubah. Untuk aplikasi yang memerlukan akurasi absolut yang stabil, letakkan sensor suhu di dekat jalur akustik dan perbarui penghitungan kecepatan suara.
Target besar umumnya menghasilkan lebih banyak energi akustik dibandingkan target kecil. Target yang lebih sempit dari kerucut suara aktif dapat menghasilkan gema yang lemah atau memungkinkan sensor mendeteksi objek yang lebih besar di belakangnya.
Nilai rentang maksimum biasanya diukur menggunakan target referensi datar yang ditentukan. Jangkauan praktis untuk kabel kecil, pipa sempit, benda melengkung, atau bagian tidak beraturan mungkin lebih pendek.
Target yang datar dan halus memberikan pengembalian terkuat ketika permukaannya kira-kira tegak lurus terhadap sumbu sensor. Jika permukaannya dimiringkan, sebagian besar energi akustik mungkin dipantulkan menjauhi penerima.
Permukaan yang kasar menyebarkan suara ke berbagai arah dan dapat mentolerir variasi sudut yang lebih besar, namun energi yang dikembalikan kurang dapat diprediksi.
Permukaan keras seperti logam, kaca, plastik kaku, kayu, dan permukaan cairan yang tenang sering kali menghasilkan pantulan yang berguna. Bahan lunak, berpori atau berserat seperti busa, kain tebal, kapas, dan insulasi longgar dapat menyerap energi ultrasonik dan mengurangi jangkauan deteksi.
Benda transparan sering kali dapat dideteksi karena USG tidak bergantung pada transparansi yang terlihat. Namun permukaan kaca atau plastik yang halus tetap memerlukan sudut yang sesuai untuk memantulkan suara kembali ke sensor.
Objek yang terletak di dalam zona buta yang ditentukan tidak dapat diukur dengan andal. Sensor mungkin melaporkan tidak ada target, nilai tidak stabil, atau jarak salah yang dihasilkan oleh dering dan pantulan internal.
Instalasi harus menjaga target terdekat yang diharapkan melampaui jarak penginderaan minimum yang dinyatakan dalam lembar data sensor atau modul akhir.
Aliran udara yang kuat dapat mengubah jalur suara efektif, sementara perubahan gradien suhu yang cepat dapat membengkokkan gelombang akustik atau mengubah kecepatan rambatnya di sepanjang jalur pengukuran.
Hindari memasang sensor rentang presisi tepat di samping saluran keluar udara panas, kipas pendingin, ventilasi uap, atau sumber panas yang berfluktuasi dengan cepat.
Kelembapan sedang umumnya memiliki pengaruh yang lebih kecil dibandingkan suhu, namun kelembapan masih dapat memengaruhi redaman akustik dan pengoperasian sensor. Tetesan air, kondensasi, es, atau kontaminasi pada permukaan transduser dapat menghalangi atau mengganggu jalur suara.
Aplikasi di luar ruangan atau dengan kelembapan tinggi harus menggunakan transduser ultrasonik yang disegel dengan tepat atau tahan air daripada berasumsi bahwa sensor tipe terbuka dilindungi lingkungan.
Dinding, braket pemasangan, penutup pelindung, tepi tangki, dan rangka mesin dapat menimbulkan gema yang tidak diinginkan. Pantulan ini mungkin tiba sebelum atau sesudah gema target yang dituju dan menyebabkan pengukuran yang salah.
Jaga agar kerucut suara utama tetap jernih dan uji seluruh rangkaian sensor di wadah akhir daripada hanya mengevaluasi transduser telanjang.
Ketika beberapa sensor ultrasonik beroperasi berdekatan, satu penerima dapat mendeteksi pulsa yang dikirimkan oleh sensor lain. Ini disebut crosstalk akustik dan dapat menghasilkan pembacaan jarak yang salah.
Gunakan pemicuan tersinkronisasi, pengukuran sekuensial, jarak yang memadai, isolasi akustik fisik, atau metode transmisi berkode untuk mengurangi interferensi.
Gunakan kompensasi suhu. Ukur suhu udara di dekat jalur akustik dan perbarui perhitungan kecepatan suara.
Jauhkan target di luar zona buta. Verifikasi jarak pengukuran minimum berdasarkan tegangan penggerak aktual dan kondisi sirkuit.
Sejajarkan target dengan benar. Posisikan target yang halus dan datar sedekat mungkin dengan tegak lurus terhadap sumbu sensor.
Jaga agar kerucut suara tetap jernih. Cegah braket, penutup, dan dinding penutup memasuki bidang deteksi.
Gunakan pemfilteran band-pass. Filter di sekitar frekuensi pengoperasian transduser untuk mengurangi kebisingan listrik dan akustik broadband.
Terapkan rata-rata digital atau pemfilteran median. Beberapa pengukuran dapat mengurangi gangguan acak dan menolak outlier yang terisolasi.
Kontrol waktu pemancar. Berikan waktu yang cukup hingga gema sebelumnya menghilang sebelum mengirimkan pulsa berikutnya.
Sinkronisasi beberapa sensor. Picu sensor secara berurutan atau gunakan metode sinkronisasi terkontrol untuk mengurangi crosstalk.
Kalibrasi seluruh perakitan. Uji sensor, penutup, struktur pemasangan, dan elektronik secara bersamaan pada jarak yang diketahui.
Uji target yang representatif. Validasi kinerja menggunakan ukuran objek sebenarnya, material, sudut, kecepatan, dan kondisi lingkungan.
Sensor ultrasonik tipe terbuka biasanya menggunakan wadah logam dengan bukaan akustik terbuka. Mereka biasanya dipilih untuk elektronik dalam ruangan, papan pengembangan, robot, deteksi objek, dan sistem pengukuran jarak yang sensitif terhadap biaya.
Mereka dapat memberikan transmisi akustik yang efisien tetapi umumnya tidak dirancang untuk paparan langsung terhadap hujan, semprotan air, kondensasi atau kontaminasi parah kecuali ditentukan lain.
Transduser ultrasonik tahan air atau tahan cuaca menggunakan permukaan depan yang tertutup rapat dan rumah pelindung. Cocok untuk sistem parkir otomotif, peralatan luar ruangan, pengukuran tingkat cairan, produk keamanan, dan aplikasi industri yang terkena debu atau kelembapan.
Struktur pelindung mengubah respons akustik, sehingga model kedap air harus disesuaikan dengan frekuensi penggerak, voltase, dan sirkuit penerima yang sesuai.
Modul jangkauan ultrasonik terintegrasi menggabungkan satu atau lebih transduser dengan transmisi elektronik, penerimaan amplifikasi, pemrosesan sinyal, dan antarmuka keluaran digital atau analog.
Modul menyederhanakan pengembangan sistem tetapi memberikan lebih sedikit kontrol terhadap bentuk gelombang internal, penguatan dan algoritma deteksi dibandingkan sirkuit berbasis transduser khusus.
Transduser ultrasonik frekuensi tinggi memiliki panjang gelombang lebih pendek dan dapat mendukung deteksi fitur yang lebih kecil atau pengukuran yang lebih khusus. Namun, suara dengan frekuensi lebih tinggi umumnya dilemahkan lebih kuat di udara, sehingga dapat mengurangi jangkauan penginderaan praktis.
Frekuensi harus dipilih berdasarkan jangkauan, ukuran target, resolusi, diameter transduser, redaman lingkungan dan bandwidth sistem daripada berasumsi bahwa frekuensi yang lebih tinggi selalu lebih baik.
| Kelebihan | Keterbatasan |
|---|---|
| Pengukuran jarak dan kehadiran non-kontak | Memiliki jarak penginderaan minimum atau zona buta |
| Dapat mendeteksi banyak objek transparan, gelap dan reflektif | Bahan yang lembut atau berpori dapat menyerap suara |
| Bekerja tanpa penerangan yang terlihat | Sasaran yang bersudut halus mungkin memantulkan gema |
| Dapat mengukur level cairan tanpa menyentuh cairan | Busa, gelombang, turbulensi, atau uap dapat mengurangi keandalan |
| Hemat biaya untuk aplikasi jarak pendek dan menengah | Kompensasi suhu mungkin diperlukan untuk jangkauan yang akurat |
| Tersedia dalam model terbuka, tahan air, frekuensi tinggi, dan terintegrasi | Beberapa sensor mungkin saling mengganggu |
| Cocok untuk sistem elektronik yang kompak dan terintegrasi | Struktur di dekatnya dapat menimbulkan pantulan sekunder |
Tidak ada satu pun teknologi penginderaan yang ideal untuk setiap aplikasi. Pilihan yang tepat bergantung pada target, jangkauan yang diperlukan, kecepatan respons, resolusi, kondisi pencahayaan, paparan lingkungan, dan biaya sistem.
| Perbandingan | Sensor Ultrasonik | Sensor Inframerah atau Fotolistrik | LiDAR atau Sensor Jarak Laser |
|---|---|---|---|
| Prinsip pengukuran | Suara waktu penerbangan | Cahaya yang dipantulkan atau diinterupsi | Waktu penerbangan laser atau optik |
| Sensitivitas warna target | Umumnya rendah | Bisa menjadi signifikan | Tergantung pada reflektifitas optik |
| Deteksi target transparan | Seringkali efektif dengan sudut sasaran yang sesuai | Mungkin memerlukan sensor optik khusus | Mungkin sulit untuk materi yang jelas |
| Ukuran balok | Kerucut suara yang relatif luas | Biasanya lebih sempit | Titik atau sinar pemindai yang sangat sempit |
| Kecepatan respons | Dibatasi oleh waktu perjalanan suara | Umumnya cepat | Umumnya cepat |
| Masalah lingkungan utama | Suhu, aliran udara, penyerapan dan refleksi akustik | Cahaya sekitar, debu, warna dan kontaminasi optik | Kontaminasi optik, reflektifitas, kabut dan biaya |
| Kekuatan khas | Deteksi non-kontak yang andal terhadap beragam bahan | Deteksi objek cepat dan titik cahaya tepat | Jarak jauh, sinar sempit dan presisi spasial tinggi |
Robot bergerak, kendaraan berpemandu otomatis, robot layanan, dan platform pendidikan menggunakan sensor ultrasonik untuk mendeteksi dinding, peralatan, orang, dan penghalang lainnya tanpa kontak fisik.
Transduser ultrasonik tahan air yang dipasang di bumper kendaraan mengukur jarak ke rintangan terdekat dan mendukung sistem peringatan parkir, manuver kecepatan rendah, dan peringatan jarak.
Sensor level ultrasonik yang menghadap ke bawah mengukur jarak dari sensor ke permukaan cairan. Pengontrol dapat menghitung sisa ketinggian cairan ketika dimensi tangki dan posisi sensor diketahui.
Busa, uap, agitasi, permukaan cairan yang miring, dan struktur tangki internal harus dievaluasi selama pengujian aplikasi.
Sensor ultrasonik dapat mendeteksi produk pada konveyor, memantau ketinggian tumpukan, mengonfirmasi keberadaan komponen, menghitung wadah, dan mendeteksi botol atau film transparan yang mungkin sulit dilakukan oleh sensor optik standar.
Deteksi ultrasonik dapat mengidentifikasi pergerakan atau keberadaan di dekat pintu, pintu masuk, area terlarang, dan sistem alarm tanpa memerlukan penerangan yang terlihat.
Sensor ultrasonik jarak pendek dapat mengukur jarak antara drone dan tanah saat melayang atau mendarat di ketinggian rendah. Aliran udara rotor, sudut permukaan, rumput dan gangguan suara harus dipertimbangkan.
Deteksi kedekatan ultrasonik dapat diintegrasikan ke dalam dispenser, peralatan rumah tangga, panel kontrol, tempat sampah, dan produk lain yang memerlukan aktivasi bebas sentuhan atau pemantauan level.
Memilih sensor ultrasonik yang sesuai memerlukan lebih dari sekadar memilih frekuensi. Memberikan pemasok kondisi aplikasi yang lengkap sehingga desain akustik, kelistrikan, dan mekanik dapat dievaluasi bersama.
| Pertanyaan Item Pilihan | untuk Dikonfirmasi |
|---|---|
| Rentang pengukuran | Berapa jarak target minimum dan maksimum? |
| Target | Apa bahan target, ukuran, bentuk, sudut dan kecepatan gerakan? |
| Frekuensi | Apakah 40 kHz sesuai untuk rentang dan ukuran target yang diperlukan? |
| Sudut balok | Apakah diperlukan area deteksi yang luas atau sinar terarah yang sempit? |
| Lingkungan | Akankah sensor menghadapi hujan, kondensasi, debu, bahan kimia, angin, atau suhu ekstrem? |
| Akurasi dan resolusi | Kesalahan pengukuran dan kemampuan pengulangan apa yang dapat diterima aplikasi? |
| Waktu respons | Seberapa cepat sistem harus mendeteksi atau melacak target? |
| Antarmuka listrik | Apakah diperlukan transduser telanjang, pasangan pemancar-penerima, keluaran analog, atau modul digital? |
| Sirkuit penggerak | Tegangan, bentuk gelombang burst, penguat dan arsitektur penerima apa yang akan digunakan? |
| Desain mekanis | Berapa diameter, tinggi, terminal, kabel, konektor dan metode pemasangan yang diperlukan? |
| Kuantitas dan penyesuaian | Berapa kuantitas prototipe, volume tahunan, dan persyaratan kinerja khusus? |
Jaga agar kerucut suara lengkap tetap bersih dari dinding enclosure dan braket pemasangan.
Jangan menutupi bukaan akustik dengan plastik biasa, kain tebal, atau jaring yang tidak sesuai.
Jauhkan target terdekat di luar zona mati yang ditentukan.
Sejajarkan target halus sedekat mungkin dengan tegak lurus terhadap sumbu penginderaan.
Gunakan isolasi getaran ketika sensor dipasang di dekat motor, pompa, atau aktuator mekanis.
Jauhkan jejak peralihan arus tinggi dan sirkuit daya yang bising dari masukan penerima.
Gunakan grounding, shielding, dan filtering yang sesuai untuk sinyal gema yang lemah.
Cegah pengumpulan air, es, minyak, atau kontaminasi berat pada permukaan transduser.
Memicu sensor ultrasonik yang berdekatan secara berurutan untuk mengurangi interferensi akustik.
Kalibrasi dan validasi sensor setelah dipasang di wadah produk akhir.
Manorshi menyediakan produk ultrasonik tipe terbuka, tahan air, frekuensi tinggi, bantuan parkir, dan penginderaan level untuk produsen, pengembang elektronik, dan pemasok peralatan industri.
Parameter evaluasi yang tersedia dapat mencakup frekuensi pusat, tingkat tekanan suara, sensitivitas penerimaan, sudut pancaran, kapasitansi, waktu dering, suhu pengoperasian, dimensi wadah, terminal, kabel timah, dan perlindungan lingkungan.
Lihat Pemancar dan penerima ultrasonik tahan air 40 kHz atau telusuri lengkapnya Rentang sensor ultrasonik Manorshi.
Untuk aplikasi baru, berikan rentang pengukuran yang diperlukan, bahan target, lingkungan pengoperasian, tegangan suplai, sudut pancaran, dimensi, kuantitas tahunan, dan keluaran yang diharapkan. Hubungi Manorshi untuk mendiskusikan pemilihan sensor, sampel, atau persyaratan transduser ultrasonik yang disesuaikan.
Sensor jangkauan ultrasonik adalah perangkat non-kontak yang memancarkan pulsa ultrasonik, mendeteksi gema yang dipantulkan, dan menghitung jarak ke target dari waktu tempuh pulang pergi suara.
Rumus dasarnya adalah Jarak = Waktu Gema × Kecepatan Suara 2 . Perhitungannya terbagi dua karena waktu yang diukur meliputi perjalanan keluar menuju sasaran dan perjalanan pulang ke penerima.
Empat puluh kilohertz memberikan keseimbangan praktis antara ukuran transduser, keluaran akustik, redaman udara, ketersediaan komponen, dan deteksi jarak pendek hingga menengah. Ini umum tetapi tidak cocok untuk setiap aplikasi.
Transduser ultrasonik adalah komponen elektromekanis yang mengubah energi listrik menjadi USG atau USG menjadi sinyal listrik. Sensor ultrasonik dapat mengacu pada transduser saja atau modul lengkap yang berisi transduser, driver, penerima, dan elektronik pemrosesan sinyal.
Zona buta adalah area minimum di depan sensor dimana pengukuran jarak yang andal tidak mungkin dilakukan. Hal ini terutama disebabkan oleh dering transduser, waktu pemulihan sirkuit, dan kuatnya sinyal transmisi yang menutupi gema jarak dekat.
Suhu mengubah kecepatan suara di udara. Jika penghitungan menggunakan kecepatan suara tetap sementara suhu sebenarnya berubah, jarak yang dilaporkan akan mengandung kesalahan proporsional. Kompensasi suhu meningkatkan akurasi absolut.
Ya. Penginderaan ultrasonik tidak bergantung pada pantulan cahaya tampak, sehingga dapat mendeteksi banyak material transparan. Namun, permukaan transparan yang halus harus diposisikan pada sudut yang sesuai agar gema akustik kembali ke penerima.
Deteksi mungkin dilakukan, tetapi bahan yang lembut, berpori, dan berserat dapat menyerap energi ultrasonik dan menghasilkan gema yang lemah. Kisaran efektif harus diuji menggunakan bahan sebenarnya, ketebalan dan kondisi permukaan.
Ya. Sensor yang dipasang di atas tangki dapat mengukur jarak ke permukaan cairan tanpa menyentuh cairan tersebut. Permukaan yang tenang umumnya memberikan hasil yang lebih baik daripada permukaan yang berbusa, bergejolak, bersudut, atau banyak tertutup uap.
Warna target biasanya memiliki sedikit efek langsung karena sensor ultrasonik menggunakan suara daripada cahaya tampak. Sudut permukaan, kekerasan, ukuran, tekstur dan penyerapan akustik biasanya lebih penting.
Kegelapan tidak mempengaruhi penginderaan ultrasonik. Debu atau kabut dalam jumlah sedang mungkin berdampak lebih kecil dibandingkan pada sensor optik, namun debu tebal, tetesan air, kondensasi, atau bahan yang menutupi permukaan transduser masih dapat mengurangi kinerja.
Tidak. Suara ultrasonik adalah gelombang mekanis dan memerlukan media seperti udara, gas, cairan atau padat untuk merambat. Sensor jangkauan ultrasonik berpasangan udara konvensional tidak dapat beroperasi dalam ruang hampa.
Penyebab umumnya termasuk target di dalam zona buta, pantulan akustik yang lemah, target yang miring atau bergerak, gema struktural di dekatnya, kebisingan listrik, variasi suhu, aliran udara, kontaminasi transduser, dan gangguan dari sensor ultrasonik lainnya.
Picu sensor secara berurutan dan berikan waktu yang cukup untuk setiap pulsa yang dikirimkan dan gemanya berkurang sebelum mengaktifkan sensor berikutnya. Sinkronisasi, jarak, isolasi akustik, dan sinyal berkode juga dapat mengurangi crosstalk.
Pilih sinar yang lebih lebar ketika posisi target bervariasi atau diperlukan area deteksi yang lebih besar. Pilih sinar yang lebih sempit ketika objek di dekatnya harus dikecualikan atau diperlukan pengukuran yang lebih terarah. Evaluasi respons kerucut suara secara lengkap, bukan hanya satu sudut nominal.
Sensor tipe terbuka cocok untuk aplikasi dalam ruangan yang dilindungi dan dapat menawarkan kinerja akustik yang efisien. Sensor kedap air lebih baik untuk lingkungan otomotif, luar ruangan, tingkat cairan, atau kelembapan tinggi. Pilihan yang tepat bergantung pada paparan lingkungan, jangkauan, dan persyaratan mekanis.
Menyediakan frekuensi pusat, rentang pengukuran, detail target, sudut pancaran yang diperlukan, transmisi SPL, sensitivitas penerimaan, tegangan penggerak, jenis sirkuit, suhu pengoperasian, persyaratan kedap air, dimensi, metode pemasangan, terminal, panjang kabel, konektor, persyaratan sertifikasi, dan jumlah pesanan tahunan.
