Visualizações: 87 Autor: Editor do site Horário de publicação: 14/04/2020 Origem: Site
Um sensor de alcance ultrassônico é um dispositivo de detecção sem contato que mede a distância entre o sensor e um alvo, transmitindo pulsos sonoros ultrassônicos e medindo quanto tempo o eco refletido leva para retornar.
As ondas ultrassônicas têm frequências acima da faixa normal da audição humana, de aproximadamente 20 kHz. Sensores de distância acoplados a ar geralmente operam em torno de 40 kHz, embora outras frequências sejam usadas de acordo com a faixa de medição necessária, resolução, tamanho do transdutor, padrão de feixe e condições ambientais.
Ao contrário dos sensores ópticos de distância, um sensor ultrassônico não depende principalmente da cor do alvo ou da refletividade da luz visível. Ele pode, portanto, detectar muitos objetos transparentes, translúcidos, escuros ou brilhantes, desde que o alvo retorne um eco acústico suficientemente forte para o receptor.
Resposta rápida: um sensor de alcance ultrassônico envia um pulso sonoro de alta frequência em direção a um alvo, recebe o eco refletido e calcula a distância a partir do tempo de viagem de ida e volta. A fórmula básica é Distância = Velocidade do Som × Tempo de Eco ÷ 2.
A tecnologia de alcance ultrassônico é amplamente utilizada na detecção de obstáculos por robôs, assistência ao estacionamento automotivo, medição de nível de líquido, portas automáticas, automação industrial, sistemas de segurança, manuseio de materiais e detecção de presença de objetos.
Suprimentos para mansão sensores e transdutores ultrassônicos para medição de distância, detecção de objetos, sistemas de estacionamento, detecção de nível e aplicações eletrônicas personalizadas.
A maioria dos sensores ultrassônicos de distância usa o princípio do tempo de voo , também chamado de método do tempo de trânsito do eco. O sistema mede o tempo entre a transmissão de um pulso ultrassônico e o recebimento do eco refletido.
O circuito de controle gera uma curta explosão elétrica na frequência nominal do transdutor ultrassônico ou próximo a ela.
O transdutor de transmissão converte o sinal elétrico em vibração mecânica ultrassônica.
O pulso ultrassônico viaja pelo ar em direção ao alvo.
Parte da energia sonora é refletida na superfície alvo.
O receptor converte o eco acústico retornado em um pequeno sinal elétrico.
O circuito condicionador de sinal amplifica, filtra e detecta o eco.
Um microcontrolador ou circuito de temporização mede o tempo de viagem de ida e volta e o converte em distância.
Distância = (Tempo de eco × Velocidade do som) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d é a distância unidirecional entre o sensor e o alvo.
t é o tempo de ida e volta medido desde a transmissão até a recepção do eco.
c é a velocidade do som no meio de medição.
O resultado é dividido por dois porque o som viaja do sensor para o alvo e depois volta para o sensor.
A aproximadamente 20°C, a velocidade do som no ar seco é de cerca de 343 m/s. Se o tempo de eco medido for 5,83 milissegundos, a distância calculada será:
Distância = 0,00583 segundos × 343 m/s ÷ 2
Distância ≈ 1 metro
Este exemplo pressupõe uma temperatura do ar estável e um eco claramente detectável. Os sistemas reais também podem aplicar compensação de temperatura, filtragem de sinal, detecção de limite, calibração e média multiamostra.
O núcleo de muitos transdutores ultrassônicos é um elemento cerâmico piezoelétrico conectado a um diafragma metálico ou placa ressonante. O conjunto também pode incluir um ressonador, caixa acústica, terminais, material de amortecimento, malha de proteção e componentes de vedação ambiental.
Quando uma tensão elétrica alternada é aplicada à cerâmica piezoelétrica, o material se expande e contrai. Esta deformação mecânica faz com que o diafragma vibre e irradie ondas ultrassônicas no ar.
O processo piezoelétrico reverso ocorre durante a recepção. As ondas de pressão ultrassônicas de retorno vibram o diafragma e o elemento piezoelétrico, gerando um pequeno sinal elétrico que pode ser amplificado e processado pelo circuito receptor.
Um ressonador em forma de funil ou chifre pode melhorar a transferência de energia acústica entre o elemento piezoelétrico e o ar circundante. Sua geometria também influencia a sensibilidade, a frequência de ressonância e o padrão do feixe.
Distinção importante: A medição ultrassônica acoplada ao ar normalmente mede os ecos refletidos de uma superfície alvo. Não deve ser confundido com imagens médicas ou sistemas de testes ultrassônicos não destrutivos projetados para transmitir som através de líquidos ou materiais sólidos.
Um sistema de alcance ultrassônico pode usar um transmissor e receptor separados ou um único transceptor que alterna entre transmissão e recepção.
| de configuração | Método de trabalho | Vantagens típicas | Considerações de projeto |
|---|---|---|---|
| Transmissor e receptor separados | Um transdutor transmite contínua ou intermitentemente enquanto o segundo transdutor recebe ecos. | Caminhos de transmissão e recepção separados, design de circuito flexível e sem necessidade de alternar um elemento entre modos. | O espaçamento do sensor, o alinhamento, o acoplamento acústico e a diafonia direta do transmissor para o receptor devem ser controlados. |
| Transceptor ultrassônico único | Um elemento transmite o pulso e depois muda para o modo de recepção. | Design mecânico compacto e alinhamento mais fácil entre os eixos de transmissão e recepção. | O sistema deve esperar que o toque mecânico diminua antes de detectar ecos de curto alcance. |
| Par de feixe direto | O transmissor e o receptor ficam frente a frente e o sistema detecta quando um objeto interrompe o caminho do som. | Resposta rápida e detecção confiável de filmes transparentes, garrafas e objetos em movimento rápido. | Esta configuração detecta principalmente a presença em vez de calcular a distância reflexiva do alvo. |
A tabela a seguir preserva os parâmetros do transmissor ultrassônico e do receptor de exemplo de 40 kHz da página original. Esses valores não devem ser tratados como especificações universais para todos os sensores ultrassônicos. Sempre confirme o número da peça final, as condições de teste e a folha de dados do produto antes de projetar o circuito de acionamento ou aprovar um componente de produção.
| de especificação | Valor de exemplo |
|---|---|
| Frequência central | 40 ± 1,0 kHz |
| Transmitindo nível de pressão sonora | Mínimo de 100 dB |
| Recebendo sensibilidade | −72 dB mínimo |
| Sensibilidade de eco | ≥230 mV |
| Hora do toque | 1,2 ms no máximo |
| Capacitância em 1 kHz | 2400pF ±20% |
| Tensão máxima de condução contínua | 20 Vrms |
| Ângulo total do feixe | 47° típico a −6 dB |
| Tempo de decadência | ≤1,2ms |
| Temperatura operacional | −30°C a +80°C |
| Temperatura de armazenamento | −30°C a +80°C |
Estrutura e dimensões do transdutor de alcance ultrassônico
Par de transmissor e receptor ultrassônico de 40 kHz
O desempenho do alcance ultrassônico depende do transdutor, circuito de acionamento, circuito receptor, algoritmo de processamento de sinal, alvo e ambiente de instalação. Os seguintes parâmetros devem ser avaliados em conjunto e não de forma independente.
A frequência central é a frequência na qual o transdutor foi projetado para operar com eficiência. Para um transdutor ultrassônico nominal de 40 kHz, o circuito de transmissão normalmente gera um burst próximo a 40 kHz, enquanto o receptor é filtrado em torno de uma faixa de frequência semelhante.
Dirigir muito longe da região ressonante pode reduzir a energia acústica transmitida e a sensibilidade de recepção. A tolerância dos componentes, a temperatura, a montagem e o design do invólucro também podem alterar a resposta eficaz.
O nível de pressão sonora de transmissão indica a intensidade da saída ultrassônica sob condições de teste especificadas. Um valor mais alto pode suportar ecos mais fortes ou distâncias de detecção mais longas, mas o resultado depende da tensão do inversor, frequência, forma de onda, distância de medição e dispositivo de teste.
Os valores de pressão sonora só devem ser comparados quando as fichas técnicas utilizarem condições de medição equivalentes.
A sensibilidade de recepção descreve a eficácia com que o receptor converte a pressão ultrassônica recebida em um sinal elétrico. Uma sensibilidade mais alta pode melhorar a detecção de eco fraco, mas o sistema completo também depende do ruído do amplificador, largura de banda do filtro, ganho, configurações de limite e interferência eletromagnética.
A sensibilidade do eco representa o sinal recebido produzido sob um alvo definido e um arranjo de teste. Um sistema de alcance útil deve distinguir o eco real do ruído elétrico, da vibração mecânica, do acoplamento acústico direto e das reflexões secundárias.
Controle automático de ganho, filtragem passa-faixa, detecção de envelope, processamento de correlação e limites adaptativos podem ser usados para melhorar o reconhecimento de eco.
Após o término da explosão de transmissão, o transdutor e a estrutura mecânica continuam vibrando brevemente. Essa vibração residual é chamada de toque ou toque para baixo.
Durante este período de recuperação, um eco alvo próximo pode ser ocultado pelo sinal de transmissão residual muito mais forte. A distância mínima mensurável correspondente é chamada de zona cega , zona morta de ou distância mínima de detecção.
O tempo de toque mais curto geralmente suporta distâncias mínimas de detecção mais curtas, embora a zona cega final também dependa da recuperação do circuito, da tensão do transmissor, do amortecimento, das configurações de limite e dos métodos de processamento de sinal.
Um transdutor ultrassônico não produz um feixe reto infinitamente estreito. Ele irradia energia acústica através de um cone sonoro tridimensional contendo um lóbulo principal e lóbulos laterais menores.
Um feixe mais amplo pode detectar objetos em uma área maior, mas também pode receber reflexos indesejados de paredes próximas, suportes, tubos ou superfícies de gabinetes. Um feixe mais estreito proporciona melhor seletividade direcional, mas requer um alinhamento mais preciso do sensor.
Um transdutor ultrassônico piezoelétrico se comporta principalmente como uma carga elétrica capacitiva. Sua capacitância afeta a corrente do driver, a correspondência de impedância, as perdas de comutação e o projeto do circuito ressonante.
A tensão aplicada deve permanecer dentro dos limites nominais contínuos e de acionamento de pulso do transdutor. Tensão de acionamento excessiva pode causar superaquecimento, despolarização, danos mecânicos ou redução da vida útil.
A temperatura afeta a velocidade do som, as características piezoelétricas, a ressonância, a sensibilidade, os materiais adesivos e os componentes eletrônicos. Confirme a faixa de temperatura operacional e a faixa de temperatura de armazenamento para o modelo real do sensor.
A temperatura é uma das variáveis ambientais mais importantes porque altera a velocidade do som. Uma aproximação comumente usada para ar seco próximo a condições atmosféricas normais é:
Velocidade do som ≈ 331,3 + (0,606 × Temperatura em °C) m/s
Um sistema que sempre assume 343 m/s pode desenvolver um erro de distância mensurável quando a temperatura real muda. Para aplicações que exigem precisão absoluta estável, coloque um sensor de temperatura próximo ao caminho acústico e atualize o cálculo da velocidade do som.
Alvos grandes geralmente retornam mais energia acústica do que alvos pequenos. Um alvo mais estreito que o cone de som ativo pode produzir um eco fraco ou permitir que o sensor detecte um objeto maior atrás dele.
Os valores máximos do intervalo são geralmente medidos usando um alvo de referência plano especificado. O alcance prático para fios pequenos, tubos estreitos, objetos curvos ou peças irregulares pode ser menor.
Um alvo plano e suave proporciona o retorno mais forte quando sua superfície é aproximadamente perpendicular ao eixo do sensor. Se a superfície estiver inclinada, grande parte da energia acústica poderá ser refletida para longe do receptor.
Superfícies rugosas dispersam o som em múltiplas direções e podem tolerar uma variação angular maior, mas a energia retornada pode ser menos previsível.
Superfícies duras como metal, vidro, plástico rígido, madeira e superfícies líquidas calmas geralmente produzem reflexos úteis. Materiais macios, porosos ou fibrosos, como espuma, tecido grosso, algodão e isolamento solto, podem absorver energia ultrassônica e reduzir o alcance de detecção.
Objetos transparentes são frequentemente detectáveis porque o ultrassom não depende da transparência visível. No entanto, uma superfície lisa de vidro ou plástico ainda precisa de um ângulo adequado para refletir o som de volta para o sensor.
Objetos localizados dentro da zona cega especificada não podem ser medidos de forma confiável. O sensor pode reportar nenhum alvo, um valor instável ou uma distância falsa gerada por toques e reflexões internas.
A instalação deve manter o alvo esperado mais próximo além da distância mínima de detecção indicada na folha de dados final do sensor ou módulo.
Um fluxo de ar forte pode alterar o caminho sonoro efetivo, enquanto gradientes de temperatura que mudam rapidamente podem dobrar a onda acústica ou alterar sua velocidade de propagação ao longo do caminho de medição.
Evite montar um sensor de precisão diretamente ao lado de saídas de ar quente, ventiladores de resfriamento, saídas de vapor ou fontes térmicas de flutuação rápida.
A umidade moderada geralmente tem menos efeito que a temperatura, mas a umidade ainda pode influenciar a atenuação acústica e a operação do sensor. Gotas de água, condensação, gelo ou contaminação na face do transdutor podem bloquear ou distorcer o caminho do som.
Aplicações externas ou de alta umidade devem usar um transdutor ultrassônico adequadamente vedado ou à prova d’água, em vez de assumir que um sensor do tipo aberto é ambientalmente protegido.
Paredes, suportes de montagem, tampas protetoras, bordas de tanques e estruturas de máquinas podem retornar ecos indesejados. Estas reflexões podem chegar antes ou depois do eco alvo pretendido e causar medições falsas.
Mantenha o cone de som principal desobstruído e teste o conjunto completo do sensor no invólucro final, em vez de avaliar apenas o transdutor vazio.
Quando vários sensores ultrassônicos operam próximos uns dos outros, um receptor pode detectar um pulso transmitido por outro sensor. Isso é chamado de diafonia acústica e pode criar leituras de distância incorretas.
Use disparo sincronizado, medição sequencial, espaçamento adequado, isolamento acústico físico ou métodos de transmissão codificados para reduzir a interferência.
Use compensação de temperatura. Meça a temperatura do ar próximo ao caminho acústico e atualize o cálculo da velocidade do som.
Mantenha o alvo fora da zona cega. Verifique a distância mínima de medição sob a tensão real do inversor e as condições do circuito.
Alinhe o alvo corretamente. Posicione alvos suaves e planos o mais próximo possível da perpendicular ao eixo do sensor.
Mantenha o cone de som limpo. Evite que suportes, tampas e paredes do gabinete entrem no campo de detecção.
Use filtragem passa-banda. Filtre em torno da frequência operacional do transdutor para reduzir ruídos elétricos e acústicos de banda larga.
Aplique média digital ou filtragem mediana. Múltiplas medições podem reduzir ruídos aleatórios e rejeitar valores discrepantes isolados.
Controlar o tempo do transmissor. Aguarde tempo suficiente para que o eco anterior desapareça antes de enviar outro pulso.
Sincronize vários sensores. Acione os sensores sequencialmente ou use um método de sincronização controlada para reduzir diafonia.
Calibre o conjunto completo. Teste o sensor, o invólucro, a estrutura de montagem e os componentes eletrônicos juntos em distâncias conhecidas.
Teste alvos representativos. Valide o desempenho usando o tamanho real do objeto, material, ângulo, velocidade e condições ambientais.
Os sensores ultrassônicos do tipo aberto normalmente usam um invólucro metálico com uma abertura acústica exposta. Eles são comumente selecionados para eletrônicos internos, placas de desenvolvimento, robôs, detecção de objetos e sistemas de medição de distância sensíveis ao custo.
Eles podem fornecer transmissão acústica eficiente, mas geralmente não são projetados para exposição direta à chuva, borrifos de água, condensação ou contaminação severa, a menos que especificado de outra forma.
Os transdutores ultrassônicos à prova d'água ou resistentes às intempéries usam uma superfície frontal selada e um invólucro protetor. Eles são adequados para sistemas de estacionamento automotivo, equipamentos externos, medição de nível de líquidos, produtos de segurança e aplicações industriais expostas a poeira ou umidade.
A estrutura protetora altera a resposta acústica, portanto o modelo à prova d'água deve ser compatível com uma frequência de acionamento, tensão e circuito receptor apropriados.
Um módulo de alcance ultrassônico integrado combina um ou mais transdutores com transmissão eletrônica, recepção de amplificação, processamento de sinal e uma interface de saída digital ou analógica.
Os módulos simplificam o desenvolvimento do sistema, mas fornecem menos controle sobre a forma de onda interna, ganho e algoritmo de detecção do que um circuito baseado em transdutor personalizado.
Os transdutores ultrassônicos de frequência mais alta têm comprimentos de onda mais curtos e podem suportar a detecção de recursos menores ou medições mais especializadas. No entanto, o som de frequência mais alta é geralmente atenuado mais fortemente no ar, o que pode reduzir o alcance prático de detecção.
A frequência deve ser selecionada de acordo com o alcance, tamanho do alvo, resolução, diâmetro do transdutor, atenuação ambiental e largura de banda do sistema, em vez de assumir que uma frequência mais alta é sempre melhor.
| Vantagens | Limitações |
|---|---|
| Medição de distância e presença sem contato | Tem uma distância mínima de detecção ou zona cega |
| Pode detectar muitos objetos transparentes, escuros e reflexivos | Materiais macios ou porosos podem absorver o som |
| Funciona sem iluminação visível | Alvos com ângulos suaves podem refletir o eco |
| Pode medir o nível do líquido sem entrar em contato com o líquido | Espuma, ondas, turbulência ou vapor podem reduzir a confiabilidade |
| Econômico para aplicações de curto e médio alcance | A compensação de temperatura pode ser necessária para uma variação precisa |
| Disponível como modelos abertos, à prova d'água, de alta frequência e integrados | Vários sensores podem interferir uns com os outros |
| Adequado para sistemas eletrônicos compactos e integrados | Estruturas próximas podem criar reflexões secundárias |
Nenhuma tecnologia de detecção única é ideal para todas as aplicações. A escolha apropriada depende do alvo, alcance requerido, velocidade de resposta, resolução, condições de iluminação, exposição ambiental e custo do sistema.
| de comparação | Sensor ultrassônico | , sensor infravermelho ou fotoelétrico | LiDAR ou sensor de distância a laser |
|---|---|---|---|
| Princípio de medição | Hora sonora do voo | Luz refletida ou interrompida | Tempo de vôo a laser ou óptico |
| Sensibilidade de cor alvo | Geralmente baixo | Pode ser significativo | Depende da refletividade óptica |
| Detecção de alvo transparente | Muitas vezes eficaz com ângulo alvo adequado | Pode exigir um sensor óptico especializado | Pode ser difícil para materiais transparentes |
| Tamanho do feixe | Cone de som relativamente amplo | Geralmente mais estreito | Ponto muito estreito ou feixe de varredura |
| Velocidade de resposta | Limitado pelo tempo de viagem do som | Geralmente rápido | Geralmente rápido |
| Principal preocupação ambiental | Temperatura, fluxo de ar, absorção e reflexões acústicas | Luz ambiente, poeira, cor e contaminação óptica | Contaminação óptica, refletividade, neblina e custo |
| Força típica | Detecção confiável sem contato de materiais variados | Detecção rápida de objetos e pontos de luz precisos | Longo alcance, feixe estreito e alta precisão espacial |
Robôs móveis, veículos guiados automaticamente, robôs de serviço e plataformas educacionais utilizam sensores ultrassônicos para detectar paredes, equipamentos, pessoas e outros obstáculos sem contato físico.
Transdutores ultrassônicos à prova d'água instalados nos pára-choques dos veículos medem a distância até obstáculos próximos e suportam sistemas de alerta de estacionamento, manobras em baixa velocidade e alertas de proximidade.
Um sensor de nível ultrassônico voltado para baixo mede a distância do sensor à superfície do líquido. O controlador pode calcular a altura restante do líquido quando as dimensões do tanque e a posição do sensor são conhecidas.
Espuma, vapor, agitação, superfícies líquidas angulares e estruturas internas do tanque devem ser avaliadas durante os testes de aplicação.
Sensores ultrassônicos podem detectar produtos em transportadores, monitorar a altura da pilha, confirmar a presença de componentes, contar recipientes e detectar garrafas ou filmes transparentes que podem ser difíceis para sensores ópticos padrão.
A detecção ultrassônica pode identificar movimento ou presença perto de portas, entradas, áreas restritas e sistemas de alarme sem a necessidade de iluminação visível.
Sensores ultrassônicos de curto alcance podem medir a distância entre um drone e o solo durante pairar ou pousar em baixa altitude. O fluxo de ar do rotor, o ângulo da superfície, a grama e a interferência sonora devem ser considerados.
A detecção ultrassônica de proximidade pode ser integrada em dispensadores, eletrodomésticos, painéis de controle, lixeiras e outros produtos que exijam ativação sem toque ou monitoramento de nível.
Selecionar um sensor ultrassônico adequado requer mais do que escolher uma frequência. Fornecer ao fornecedor as condições completas de aplicação para que o projeto acústico, elétrico e mecânico possa ser avaliado em conjunto.
| do item de seleção para confirmar | Perguntas |
|---|---|
| Faixa de medição | Quais são as distâncias mínima e máxima do alvo? |
| Alvo | Quais são o material, tamanho, forma, ângulo e velocidade de movimento do alvo? |
| Freqüência | 40 kHz é apropriado para o intervalo e tamanho do alvo exigidos? |
| Ângulo de feixe | É necessária uma ampla área de detecção ou um feixe direcional estreito? |
| Ambiente | O sensor encontrará chuva, condensação, poeira, produtos químicos, vento ou temperaturas extremas? |
| Precisão e resolução | Que erro de medição e repetibilidade a aplicação pode aceitar? |
| Tempo de resposta | Com que rapidez o sistema deve detectar ou rastrear o alvo? |
| Interface elétrica | É necessário um transdutor simples, um par transmissor-receptor, uma saída analógica ou um módulo digital? |
| Circuito de acionamento | Que voltagem, forma de onda burst, amplificador e arquitetura de receptor serão usados? |
| Projeto mecânico | Qual diâmetro, altura, terminal, cabo, conector e método de montagem são necessários? |
| Quantidade e personalização | Quais são a quantidade de protótipo, o volume anual e os requisitos de desempenho personalizado? |
Mantenha todo o cone de som afastado das paredes do gabinete e dos suportes de montagem.
Não cubra a abertura acústica com plástico comum, tecido grosso ou malha inadequada.
Mantenha o alvo mais próximo fora da zona morta especificada.
Alinhe alvos suaves o mais próximo possível da perpendicular ao eixo de detecção.
Use isolamento de vibração quando o sensor for instalado próximo a motores, bombas ou atuadores mecânicos.
Mantenha traços de comutação de alta corrente e circuitos de alimentação barulhentos longe da entrada do receptor.
Use aterramento, blindagem e filtragem adequados para sinais de eco fracos.
Evite que água, gelo, óleo ou contaminação pesada se acumulem na face do transdutor.
Acione sensores ultrassônicos adjacentes sequencialmente para reduzir a interferência acústica.
Calibre e valide o sensor após ele ser instalado no invólucro do produto final.
A Manorshi fornece produtos ultrassônicos de tipo aberto, à prova d'água, de alta frequência, de assistência ao estacionamento e de detecção de nível para fabricantes, desenvolvedores de eletrônicos e fornecedores de equipamentos industriais.
Os parâmetros de avaliação disponíveis podem incluir frequência central, nível de pressão sonora, sensibilidade de recepção, ângulo de feixe, capacitância, tempo de toque, temperatura operacional, dimensões da caixa, terminais, fios condutores e proteção ambiental.
Veja o Transmissor e receptor ultrassônico à prova d'água de 40 kHz ou navegue no site completo Gama de sensores ultrassônicos Manorshi.
Para uma nova aplicação, forneça a faixa de medição necessária, material alvo, ambiente operacional, tensão de alimentação, ângulo do feixe, dimensões, quantidade anual e produção esperada. Entre em contato com a Manorshi para discutir a seleção de sensores, amostras ou requisitos personalizados de transdutores ultrassônicos.
Um sensor de alcance ultrassônico é um dispositivo sem contato que emite um pulso ultrassônico, detecta o eco refletido e calcula a distância até o alvo a partir do tempo de viagem de ida e volta do som.
A fórmula básica é Distância = Tempo de eco × Velocidade do som ÷ 2 . O cálculo é dividido por dois porque o tempo medido inclui a viagem de ida ao alvo e a viagem de retorno ao receptor.
Quarenta quilohertz proporcionam um equilíbrio prático entre tamanho do transdutor, saída acústica, atenuação do ar, disponibilidade de componentes e detecção de curto a médio alcance. É comum, mas não é adequado para todas as aplicações.
Um transdutor ultrassônico é o componente eletromecânico que converte energia elétrica em ultrassom ou ultrassom em sinal elétrico. Um sensor ultrassônico pode se referir apenas ao transdutor ou a um módulo completo contendo o transdutor, o driver, o receptor e os componentes eletrônicos de processamento de sinal.
A zona cega é a área mínima na frente do sensor onde não é possível uma medição confiável da distância. É causado principalmente pelo toque do transdutor, pelo tempo de recuperação do circuito e pelo forte sinal transmitido que mascara um eco próximo.
A temperatura altera a velocidade do som no ar. Se o cálculo utilizar uma velocidade do som fixa enquanto a temperatura real muda, a distância informada conterá um erro proporcional. A compensação de temperatura melhora a precisão absoluta.
Sim. A detecção ultrassônica não depende da reflexão da luz visível, portanto pode detectar muitos materiais transparentes. Entretanto, uma superfície lisa e transparente deve ser posicionada em um ângulo adequado para que o eco acústico retorne ao receptor.
A detecção pode ser possível, mas materiais macios, porosos e fibrosos podem absorver energia ultrassônica e produzir ecos fracos. A faixa efetiva deve ser testada usando o material, espessura e condição de superfície reais.
Sim. Um sensor instalado acima de um tanque pode medir a distância até a superfície do líquido sem tocar no líquido. Superfícies calmas geralmente proporcionam melhores resultados do que superfícies espumosas, turbulentas, angulares ou fortemente cobertas de vapor.
A cor do alvo normalmente tem pouco efeito direto porque os sensores ultrassônicos usam som em vez de luz visível. O ângulo da superfície, a dureza, o tamanho, a textura e a absorção acústica são geralmente mais importantes.
A escuridão não afeta a detecção ultrassônica. Poeira moderada ou neblina podem ter menos impacto do que em sensores ópticos, mas poeira pesada, gotículas de água, condensação ou material cobrindo a face do transdutor ainda podem reduzir o desempenho.
Não. O som ultrassônico é uma onda mecânica e requer um meio como ar, gás, líquido ou sólido para se propagar. Um sensor de alcance ultrassônico acoplado a ar convencional não pode operar no vácuo.
As causas comuns incluem um alvo dentro da zona cega, reflexão acústica fraca, um alvo inclinado ou em movimento, ecos estruturais próximos, ruído elétrico, variação de temperatura, fluxo de ar, contaminação do transdutor e interferência de outros sensores ultrassônicos.
Acione os sensores sequencialmente e permita tempo suficiente para que cada pulso transmitido e seus ecos decaiam antes de ativar o próximo sensor. Sincronização, espaçamento, isolamento acústico e sinais codificados também podem reduzir diafonia.
Escolha um feixe mais amplo quando a posição do alvo variar ou for necessária uma área de detecção maior. Escolha um feixe mais estreito quando objetos próximos precisarem ser excluídos ou quando for necessária uma medição mais direcional. Avalie a resposta completa do cone sonoro em vez de apenas um ângulo nominal.
Os sensores do tipo aberto são adequados para aplicações internas protegidas e podem oferecer desempenho acústico eficiente. Sensores à prova d'água são melhores para ambientes automotivos, externos, com nível de líquido ou alta umidade. A escolha correta depende da exposição ambiental, alcance e requisitos mecânicos.
Fornece a frequência central, faixa de medição, detalhes do alvo, ângulo de feixe necessário, SPL de transmissão, sensibilidade de recepção, tensão de acionamento, tipo de circuito, temperatura operacional, requisitos à prova d'água, dimensões, método de montagem, terminais, comprimento do cabo, conector, requisitos de certificação e quantidade de pedido anual.
