Ogledi: 87 Avtor: Urednik mesta Čas objave: 14.4.2020 Izvor: Spletno mesto
Ultrazvočni senzor za določanje razdalje je naprava za brezkontaktno zaznavanje, ki meri razdaljo med senzorjem in tarčo z oddajanjem ultrazvočnih zvočnih impulzov in merjenjem časa, ki traja, da se odbiti odmev vrne.
Ultrazvočni valovi imajo frekvence nad običajnim človeškim slušnim obsegom približno 20 kHz. Zračno povezani senzorji razdalje običajno delujejo okoli 40 kHz, čeprav se uporabljajo druge frekvence glede na zahtevano merilno območje, ločljivost, velikost pretvornika, vzorec žarka in okoljske pogoje.
Za razliko od optičnih senzorjev razdalje ultrazvočni senzor ni primarno odvisen od barve tarče ali odbojnosti vidne svetlobe. Zato lahko zazna veliko prozornih, prosojnih, temnih ali sijajnih predmetov, pod pogojem, da tarča vrača sprejemniku dovolj močan akustični odmev.
Hiter odgovor: Ultrazvočni senzor za določanje razdalje pošlje visokofrekvenčni zvočni impulz proti cilju, sprejme odbit odmev in izračuna razdaljo na podlagi časa povratne vožnje. Osnovna formula je razdalja = hitrost zvoka × čas odmeva ÷ 2.
Ultrazvočna tehnologija določanja razdalje se pogosto uporablja pri robotskem zaznavanju ovir, avtomobilski pomoči pri parkiranju, merjenju nivoja tekočine, avtomatskih vratih, industrijski avtomatizaciji, varnostnih sistemih, ravnanju z materialom in zaznavanju prisotnosti predmetov.
Manorshi zaloge ultrazvočni senzorji in pretvorniki za merjenje razdalje, zaznavanje predmetov, parkirni sistemi, zaznavanje nivoja in prilagojene elektronske aplikacije.
Večina ultrazvočnih senzorjev razdalje uporablja načelo časa leta , imenovano tudi metoda tranzitnega časa odmeva. Sistem meri čas med prenosom ultrazvočnega impulza in sprejemom njegovega odbitega odmeva.
Krmilno vezje ustvari kratek električni izbruh pri ali blizu nazivne frekvence ultrazvočnega pretvornika.
Oddajni pretvornik pretvori električni signal v ultrazvočne mehanske vibracije.
Ultrazvočni impulz potuje po zraku proti cilju.
Del zvočne energije se odbije od ciljne površine.
Sprejemnik vrnjeni akustični odmev pretvori v majhen električni signal.
Vezje za prilagajanje signala ojača, filtrira in zazna odmev.
Mikrokrmilnik ali časovno vezje meri čas povratne vožnje in ga pretvori v razdaljo.
Razdalja = (čas odmeva × hitrost zvoka) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d je enosmerna razdalja med senzorjem in tarčo.
t je izmerjeni povratni čas od prenosa do sprejema odmeva.
c je hitrost zvoka v merilnem mediju.
Rezultat je deljen z dva, ker zvok potuje od senzorja do cilja in nato nazaj do senzorja.
Pri približno 20°C je hitrost zvoka v suhem zraku približno 343 m/s. Če je izmerjeni čas odmeva 5,83 milisekunde, je izračunana razdalja:
Razdalja = 0,00583 sekunde × 343 m/s ÷ 2
Razdalja ≈ 1 meter
Ta primer predvideva stabilno temperaturo zraka in jasno zaznaven odmev. Realni sistemi lahko uporabljajo tudi temperaturno kompenzacijo, filtriranje signala, zaznavanje praga, kalibracijo in povprečje več vzorcev.
Jedro številnih ultrazvočnih pretvornikov je piezoelektrični keramični element, pritrjen na kovinsko membrano ali resonančno ploščo. Sklop lahko vključuje tudi resonator, akustično ohišje, terminale, dušilni material, zaščitno mrežo in okoljske tesnilne komponente.
Ko na piezoelektrično keramiko deluje izmenična električna napetost, se material širi in krči. Ta mehanska deformacija povzroči, da diafragma vibrira in oddaja ultrazvočne valove v zrak.
Obratni piezoelektrični proces se pojavi med sprejemom. Povratni ultrazvočni tlačni valovi vibrirajo diafragmo in piezoelektrični element ter ustvarjajo majhen električni signal, ki ga sprejemno vezje lahko ojača in obdela.
Resonator v obliki lijaka ali roga lahko izboljša prenos akustične energije med piezoelektričnim elementom in okoliškim zrakom. Njegova geometrija vpliva tudi na občutljivost, resonančno frekvenco in vzorec žarka.
Pomembna razlika: Ultrazvočno določanje razdalje z zračno sklopko običajno meri odboje, ki se odbijajo od ciljne površine. Ne smemo ga zamenjati z medicinskim slikanjem ali ultrazvočnimi sistemi za nedestruktivno testiranje, ki so zasnovani za prenos zvoka skozi tekočine ali trdne materiale.
Ultrazvočni sistem za določanje razdalje lahko uporablja ločena oddajnik in sprejemnik ali en sam oddajnik-sprejemnik, ki izmenično oddaja in sprejema.
| Konfiguracija | Delovna metoda | Tipične prednosti | Oblikovanje |
|---|---|---|---|
| Ločena oddajnik in sprejemnik | En pretvornik neprekinjeno ali občasno oddaja, medtem ko drugi pretvornik sprejema odmeve. | Ločene oddajne in sprejemne poti, prilagodljiva zasnova vezja in ni potrebe po preklapljanju enega elementa med načini. | Nadzorovati je treba razmik med senzorji, poravnavo, akustično povezavo in neposredni presluh med oddajnikom in sprejemnikom. |
| Enotni ultrazvočni oddajnik | En element oddaja impulz in nato preklopi v sprejemni način. | Kompaktna mehanska zasnova in lažja poravnava med oddajno in sprejemno osjo. | Sistem mora počakati, da mehansko zvonjenje ugasne, preden zazna odmev bližnjega dosega. |
| Par skozi snop | Oddajnik in sprejemnik sta obrnjena drug proti drugemu in sistem zazna, ko predmet prekine zvočno pot. | Hiter odziv in zanesljivo zaznavanje prozornih filmov, steklenic in hitro premikajočih se predmetov. | Ta konfiguracija zaznava predvsem prisotnost, ne pa izračuna odsevne ciljne razdalje. |
Naslednja tabela ohranja primer parametrov ultrazvočnega oddajnika in sprejemnika 40 kHz z izvirne strani. Te vrednosti se ne smejo obravnavati kot univerzalne specifikacije za vsak ultrazvočni senzor. Pred načrtovanjem pogonskega vezja ali odobritvijo proizvodne komponente vedno potrdite končno številko dela, preskusne pogoje in podatkovni list izdelka.
| specifikacije | Primer vrednosti |
|---|---|
| Sredinska frekvenca | 40 ± 1,0 kHz |
| Prenos ravni zvočnega tlaka | najmanj 100 dB |
| Prejemna občutljivost | najmanj −72 dB |
| Občutljivost za odmev | ≥230 mV |
| Čas zvonjenja | največ 1,2 ms |
| Kapacitivnost pri 1 kHz | 2400 pF ±20 % |
| Največja trajna pogonska napetost | 20 Vrms |
| Skupni kot žarka | 47° tipično pri –6 dB |
| Čas razpadanja | ≤1,2 ms |
| Delovna temperatura | −30°C do +80°C |
| Temperatura skladiščenja | −30°C do +80°C |
Struktura in dimenzije ultrazvočnega merilnika razdalje
40 kHz ultrazvočni par oddajnika in sprejemnika
Učinkovitost ultrazvočnega določanja razdalje je odvisna od pretvornika, pogonskega vezja, sprejemnega vezja, algoritma za obdelavo signala, cilja in namestitvenega okolja. Naslednje parametre je treba ovrednotiti skupaj in ne neodvisno.
Osrednja frekvenca je frekvenca, pri kateri je pretvornik zasnovan za učinkovito delovanje. Pri nominalnem ultrazvočnem pretvorniku 40 kHz oddajno vezje običajno ustvari izbruh blizu 40 kHz, medtem ko je sprejemnik filtriran okoli podobnega frekvenčnega območja.
Vožnja predaleč od resonančnega območja lahko zmanjša oddano akustično energijo in sprejemno občutljivost. Toleranca komponent, temperatura, namestitev in zasnova ohišja lahko prav tako spremenijo učinkovit odziv.
Raven zvočnega tlaka pri prenosu označuje moč ultrazvočnega izhoda v določenih preskusnih pogojih. Višja vrednost lahko podpira močnejše odmeve ali daljše razdalje zaznavanja, vendar je rezultat odvisen od pogonske napetosti, frekvence, valovne oblike, merilne razdalje in preskusne naprave.
Vrednosti zvočnega tlaka je treba primerjati le, če podatkovni listi uporabljajo enakovredne pogoje merjenja.
Občutljivost sprejemanja opisuje, kako učinkovito sprejemnik pretvori dohodni ultrazvočni tlak v električni signal. Večja občutljivost lahko izboljša zaznavanje šibkega odmeva, vendar je celoten sistem odvisen tudi od šuma ojačevalnika, pasovne širine filtra, ojačanja, nastavitev praga in elektromagnetnih motenj.
Občutljivost na odmev predstavlja prejeti signal, proizveden pod določeno tarčo in preskusno ureditvijo. Uporaben sistem za določanje razdalje mora razlikovati pravi odmev od električnega šuma, mehanskih vibracij, neposredne akustične povezave in sekundarnih odbojev.
Za izboljšanje prepoznavanja odmeva se lahko uporabijo samodejni nadzor ojačanja, pasovno filtriranje, zaznavanje ovojnice, korelacijska obdelava in prilagodljivi pragovi.
Ko se oddajni izbruh konča, pretvornik in mehanska struktura še naprej na kratko vibrirata. Te preostale vibracije imenujemo zvonjenje ali zvonjenje navzdol.
V tem obdobju okrevanja lahko odmev bližnjega cilja skrije veliko močnejši preostali oddajni signal. Ustrezna najmanjša merljiva razdalja se imenuje slepega območja , mrtva cona ali najmanjša razdalja zaznavanja.
Krajši čas zvonjenja na splošno podpira krajše minimalne razdalje zaznavanja, čeprav je končno slepo območje odvisno tudi od obnovitve tokokroga, napetosti oddajnika, dušenja, nastavitev praga in metod obdelave signala.
Ultrazvočni pretvornik ne proizvaja neskončno ozkega ravnega žarka. Oddaja akustično energijo skozi tridimenzionalni zvočni stožec, ki vsebuje glavni režnji in manjše stranske režnjeve.
Širši žarek lahko zazna predmete na večjem območju, vendar lahko prejme tudi neželene odseve od bližnjih sten, nosilcev, cevi ali površin ohišja. Ožji žarek zagotavlja boljšo selektivnost usmerjenosti, vendar zahteva natančnejšo poravnavo senzorja.
Piezoelektrični ultrazvočni pretvornik se v veliki meri obnaša kot kapacitivna električna obremenitev. Njegova kapacitivnost vpliva na pogonski tok, ujemanje impedance, stikalne izgube in zasnovo resonančnega vezja.
Uporabljena napetost mora ostati v nazivnih mejah neprekinjenega in impulznega pogona pretvornika. Previsoka pogonska napetost lahko povzroči pregrevanje, depolarizacijo, mehanske poškodbe ali skrajša življenjsko dobo.
Temperatura vpliva na hitrost zvoka, piezoelektrične lastnosti, resonanco, občutljivost, lepilne materiale in elektronske komponente. Potrdite razpon delovne temperature in razpon temperature shranjevanja za dejanski model senzorja.
Temperatura je ena najpomembnejših okoljskih spremenljivk, saj spreminja hitrost zvoka. Običajno uporabljen približek za suh zrak blizu normalnih atmosferskih pogojev je:
Hitrost zvoka ≈ 331,3 + (0,606 × temperatura v °C) m/s
Sistem, ki vedno predvideva 343 m/s, lahko povzroči napako merljive razdalje, ko se dejanska temperatura spremeni. Za aplikacije, ki zahtevajo stabilno absolutno natančnost, postavite temperaturni senzor blizu akustične poti in posodobite izračun hitrosti zvoka.
Velike tarče na splošno vračajo več zvočne energije kot majhne tarče. Tarča, ki je ožja od aktivnega zvočnega stožca, lahko povzroči šibak odmev ali omogoči senzorju, da zazna večji predmet za njo.
Najvišje vrednosti razpona se običajno merijo z določeno ravno referenčno tarčo. Praktično območje za majhne žice, ozke cevi, ukrivljene predmete ali nepravilne dele je lahko krajše.
Ravna, gladka tarča zagotavlja najmočnejši povratni učinek, ko je njena površina približno pravokotna na os senzorja. Če je površina nagnjena, se lahko velik del zvočne energije odbije stran od sprejemnika.
Hrapave površine razpršijo zvok v več smereh in lahko dopuščajo večje kotne spremembe, vendar je lahko vrnjena energija manj predvidljiva.
Trde površine, kot so kovina, steklo, trda plastika, les in mirne tekoče površine, pogosto proizvajajo koristne odseve. Mehki, porozni ali vlaknati materiali, kot so pena, gosta tkanina, bombaž in ohlapna izolacija, lahko absorbirajo ultrazvočno energijo in zmanjšajo obseg zaznavanja.
Prozorne predmete je pogosto mogoče zaznati, ker ultrazvok ni odvisen od vidne prosojnosti. Vendar gladka steklena ali plastična površina še vedno potrebuje ustrezen kot, da odbija zvok nazaj proti senzorju.
Predmetov, ki se nahajajo znotraj navedenega slepega območja, ni mogoče zanesljivo izmeriti. Senzor lahko poroča o odsotnosti tarče, nestabilni vrednosti ali lažni razdalji, ki nastane zaradi zvonjenja in notranjih odbojev.
Namestitev mora ohraniti najbližjo pričakovano tarčo preko najmanjše razdalje zaznavanja, navedene v končnem podatkovnem listu senzorja ali modula.
Močan zračni tok lahko spremeni učinkovito zvočno pot, medtem ko lahko hitro spreminjajoči se temperaturni gradienti ukrivijo zvočni val ali spremenijo njegovo hitrost širjenja vzdolž merilne poti.
Izogibajte se namestitvi senzorja za natančno določanje razdalje neposredno poleg odprtin za vroč zrak, hladilnih ventilatorjev, parnih odprtin ali virov toplote s hitrim nihanjem.
Zmerna vlažnost ima na splošno manjši učinek kot temperatura, vendar lahko vlaga še vedno vpliva na akustično slabljenje in delovanje senzorja. Kapljice vode, kondenzacija, led ali umazanija na sprednji strani pretvornika lahko blokirajo ali popačijo zvočno pot.
Pri aplikacijah na prostem ali pri visoki vlažnosti je treba uporabiti ustrezno zaprt ali vodotesen ultrazvočni pretvornik, namesto da bi predvidevali, da je senzor odprtega tipa zaščiten pred okoljem.
Stene, montažni nosilci, zaščitni pokrovi, robovi rezervoarjev in okvirji strojev lahko vračajo neželene odmeve. Ti odboji lahko pridejo pred ali po predvidenem ciljnem odmevu in povzročijo napačne meritve.
Glavni zvočni stožec naj bo čist in preskusite celoten sklop senzorja v končnem ohišju, namesto da ocenjujete samo goli pretvornik.
Ko več ultrazvočnih senzorjev deluje blizu skupaj, lahko en sprejemnik zazna impulz, ki ga prenaša drug senzor. To se imenuje akustični presluh in lahko povzroči nepravilne odčitke razdalje.
Za zmanjšanje motenj uporabite sinhronizirano proženje, zaporedne meritve, ustrezen razmik, fizično akustično izolacijo ali metode kodiranega prenosa.
Uporabite temperaturno kompenzacijo. Izmerite temperaturo zraka v bližini zvočne poti in posodobite izračun hitrosti zvoka.
Držite tarčo zunaj slepega območja. Preverite najmanjšo merilno razdaljo pod dejansko pogonsko napetostjo in pogoji vezja.
Pravilno poravnajte cilj. Gladke, ravne tarče postavite čim bližje do pravokotno na os senzorja.
Zvočni stožec naj bo čist. Preprečite, da bi nosilci, pokrovi in stene ohišja vstopili v polje zaznavanja.
Uporabite pasovno filtriranje. Filtrirajte delovno frekvenco pretvornika, da zmanjšate širokopasovni električni in akustični šum.
Uporabite digitalno povprečje ali mediano filtriranje. Večkratne meritve lahko zmanjšajo naključni šum in zavrnejo izolirane odstopanja.
Nadzor časa oddajnika. Počakajte dovolj časa, da prejšnji odmev izgine, preden pošljete nov impulz.
Sinhronizirajte več senzorjev. Senzorje sprožite zaporedno ali uporabite nadzorovano sinhronizacijsko metodo za zmanjšanje presluha.
Umerite celoten sklop. Skupaj preskusite senzor, ohišje, montažno strukturo in elektroniko na znanih razdaljah.
Testirajte reprezentativne cilje. Potrdite zmogljivost z uporabo dejanske velikosti predmeta, materiala, kota, hitrosti in okoljskih pogojev.
Ultrazvočni senzorji odprtega tipa običajno uporabljajo kovinsko ohišje z izpostavljeno akustično odprtino. Običajno so izbrani za notranjo elektroniko, razvojne plošče, robote, zaznavanje predmetov in stroškovno občutljive sisteme za merjenje razdalje.
Zagotavljajo lahko učinkovit akustični prenos, vendar na splošno niso zasnovani za neposredno izpostavljenost dežju, pršenju vode, kondenzaciji ali hudi kontaminaciji, razen če ni določeno drugače.
Vodotesni ali vremensko odporni ultrazvočni pretvorniki imajo zaprto sprednjo površino in zaščitno ohišje. Primerni so za avtomobilske parkirne sisteme, zunanjo opremo, merjenje nivoja tekočin, varnostne izdelke in industrijske aplikacije, ki so izpostavljene prahu ali vlagi.
Zaščitna struktura spremeni akustični odziv, zato je treba vodotesen model uskladiti z ustrezno pogonsko frekvenco, napetostjo in sprejemnim vezjem.
Integrirani ultrazvočni modul za določanje razdalje združuje enega ali več pretvornikov z oddajno elektroniko, sprejemnim ojačanjem, obdelavo signalov in digitalnim ali analognim izhodnim vmesnikom.
Moduli poenostavijo razvoj sistema, vendar zagotavljajo manj nadzora nad notranjo valovno obliko, ojačanjem in algoritmom zaznavanja kot vezje na osnovi pretvornika po meri.
Ultrazvočni pretvorniki z višjo frekvenco imajo krajše valovne dolžine in lahko podpirajo zaznavanje manjših značilnosti ali bolj specializirane meritve. Vendar pa je zvok višje frekvence na splošno močneje oslabljen v zraku, kar lahko zmanjša praktično območje zaznavanja.
Frekvenco je treba izbrati glede na obseg, ciljno velikost, ločljivost, premer pretvornika, okoljsko slabljenje in sistemsko pasovno širino, namesto da bi predpostavljali, da je višja frekvenca vedno boljša.
| Prednosti | Omejitve |
|---|---|
| Brezkontaktno merjenje razdalje in prisotnosti | Ima minimalno razdaljo zaznavanja ali slepo območje |
| Lahko zazna številne prozorne, temne in odsevne predmete | Mehki ali porozni materiali lahko absorbirajo zvok |
| Deluje brez vidne osvetlitve | Gladki nagnjeni cilji lahko odbijejo odmev |
| Lahko meri nivo tekočine brez stika s tekočino | Pena, valovi, turbulenca ali hlapi lahko zmanjšajo zanesljivost |
| Stroškovno učinkovito za aplikacije kratkega in srednjega dosega | Za natančno določanje razpona bo morda potrebna temperaturna kompenzacija |
| Na voljo kot odprti, vodotesni, visokofrekvenčni in integrirani modeli | Več senzorjev lahko moti drug drugega |
| Primerno za kompaktne in integrirane elektronske sisteme | Bližnje strukture lahko ustvarijo sekundarne odseve |
Nobena posamezna tehnologija zaznavanja ni idealna za vsako aplikacijo. Ustrezna izbira je odvisna od cilja, zahtevanega dosega, odzivne hitrosti, ločljivosti, svetlobnih pogojev, izpostavljenosti okolja in stroškov sistema.
| Primerjalni | ultrazvočni senzor | Infrardeči ali fotoelektrični senzor | LiDAR ali laserski senzor razdalje |
|---|---|---|---|
| Princip merjenja | Zvočni čas leta | Odbita ali prekinjena svetloba | Laserski ali optični čas letenja |
| Ciljna barvna občutljivost | Na splošno nizko | Lahko je pomembno | Odvisno od optične odbojnosti |
| Pregledno zaznavanje ciljev | Pogosto učinkovito z ustreznim ciljnim kotom | Morda bo potreben poseben optični senzor | Pri prozornih materialih je lahko težavno |
| Velikost žarka | Relativno širok zvočni stožec | Običajno ožje | Zelo ozka točka ali skenirni žarek |
| Hitrost odziva | Omejeno s časom potovanja zvoka | Na splošno hitro | Na splošno hitro |
| Glavna skrb za okolje | Temperatura, pretok zraka, absorpcija in akustični odboj | Svetloba okolice, prah, barva in optična kontaminacija | Optična kontaminacija, odbojnost, megla in stroški |
| Tipična moč | Zanesljivo brezkontaktno zaznavanje različnih materialov | Hitro zaznavanje predmetov in natančne svetlobne točke | Dolg doseg, ozek žarek in visoka prostorska natančnost |
Mobilni roboti, avtomatsko vodena vozila, servisni roboti in izobraževalne platforme uporabljajo ultrazvočne senzorje za zaznavanje sten, opreme, ljudi in drugih ovir brez fizičnega stika.
Vodotesni ultrazvočni pretvorniki, nameščeni v odbijačih vozil, merijo razdaljo do bližnjih ovir in podpirajo sisteme za opozarjanje na parkiranje, manevriranje pri nizki hitrosti in opozorila na bližino.
Navzdol obrnjen ultrazvočni senzor nivoja meri razdaljo od senzorja do površine tekočine. Krmilnik lahko izračuna preostalo višino tekočine, ko so znane dimenzije rezervoarja in položaj senzorja.
Med preskušanjem uporabe je treba oceniti peno, hlape, vznemirjenost, nagnjene površine tekočine in notranje strukture rezervoarja.
Ultrazvočni senzorji lahko zaznajo izdelke na tekočih trakovih, spremljajo višino skladov, potrdijo prisotnost komponent, preštejejo posode in zaznajo prozorne steklenice ali filme, ki so lahko težavni za standardne optične senzorje.
Ultrazvočno zaznavanje lahko prepozna gibanje ali prisotnost v bližini vrat, vhodov, območij z omejenim dostopom in alarmnih sistemov, ne da bi pri tem potrebovali vidno osvetlitev.
Ultrazvočni senzorji kratkega dosega lahko merijo razdaljo med dronom in tlemi med lebdenjem ali pristankom na nizki nadmorski višini. Upoštevati je treba zračni tok rotorja, površinski kot, motnje trave in zvoka.
Ultrazvočno zaznavanje bližine je mogoče integrirati v razpršilnike, gospodinjske aparate, nadzorne plošče, zabojnike za odpadke in druge izdelke, ki zahtevajo aktivacijo brez dotika ali nadzor nivoja.
Izbira primernega ultrazvočnega senzorja zahteva več kot le izbiro frekvence. Dobavitelju zagotovite popolne prijavne pogoje, tako da je mogoče skupaj oceniti akustično, električno in mehansko zasnovo.
| Izbirni element | Vprašanja za potrditev |
|---|---|
| Merilno območje | Kakšne so najmanjša in največja ciljna razdalja? |
| Tarča | Kakšni so material, velikost, oblika, kot in hitrost gibanja tarče? |
| Pogostost | Ali je 40 kHz primernih za zahtevano območje in ciljno velikost? |
| Kot žarka | Ali je potrebno široko območje zaznavanja ali ozek usmerjen žarek? |
| okolje | Bo senzor izpostavljen dežju, kondenzaciji, prahu, kemikalijam, vetru ali ekstremnim temperaturam? |
| Natančnost in ločljivost | Kakšno merilno napako in ponovljivost lahko sprejme aplikacija? |
| Odzivni čas | Kako hitro mora sistem zaznati ali slediti tarči? |
| Električni vmesnik | Ali je potreben goli pretvornik, par oddajnik-sprejemnik, analogni izhod ali digitalni modul? |
| Pogonsko vezje | Kakšna napetost, razpočna valovna oblika, ojačevalnik in arhitektura sprejemnika bodo uporabljeni? |
| Mehanska zasnova | Kakšen premer, višina, terminal, kabel, konektor in način namestitve so potrebni? |
| Količina in prilagoditev | Kakšna je količina prototipa, letna količina in zahteve glede zmogljivosti po meri? |
Celoten zvočni stožec naj bo proč od sten ohišja in montažnih nosilcev.
Zvočne odprtine ne prekrivajte z običajno plastiko, gosto tkanino ali neprimerno mrežico.
Najbližja tarča naj bo zunaj navedene mrtve cone.
Gladke tarče poravnajte čim bližje pravokotni na os zaznavanja.
Uporabite izolacijo vibracij, ko je senzor nameščen v bližini motorjev, črpalk ali mehanskih aktuatorjev.
Preklopne sledi visokega toka in hrupna napajalna vezja držite stran od vhoda sprejemnika.
Za šibke signale odmeva uporabite ustrezno ozemljitev, zaščito in filtriranje.
Preprečite zbiranje vode, ledu, olja ali močne umazanije na sprednji strani pretvornika.
Zaporedoma sprožite sosednje ultrazvočne senzorje, da zmanjšate akustične motnje.
Umerite in potrdite senzor, potem ko je nameščen v ohišje končnega izdelka.
Manorshi ponuja odprte, vodotesne, visokofrekvenčne ultrazvočne izdelke za pomoč pri parkiranju in zaznavanje nivoja za proizvajalce, razvijalce elektronike in dobavitelje industrijske opreme.
Razpoložljivi parametri vrednotenja lahko vključujejo središčno frekvenco, raven zvočnega tlaka, sprejemno občutljivost, kot žarka, kapacitivnost, čas zvonjenja, delovno temperaturo, dimenzije ohišja, sponke, vodilne žice in zaščito okolja.
Oglejte si 40 kHz vodoodporen ultrazvočni oddajnik in sprejemnik ali prebrskajte celotno Obseg ultrazvočnih senzorjev Manorshi.
Za novo aplikacijo navedite zahtevano merilno območje, ciljni material, delovno okolje, napajalno napetost, kot žarka, dimenzije, letno količino in pričakovano proizvodnjo. Obrnite se na Manorshi , da se pogovorite o izbiri senzorja, vzorcih ali prilagojenih zahtevah ultrazvočnega pretvornika.
Ultrazvočni senzor za določanje razdalje je brezkontaktna naprava, ki oddaja ultrazvočni impulz, zazna odbit odmev in izračuna razdaljo do cilja na podlagi časa povratnega potovanja zvoka.
Osnovna formula je razdalja = čas odmeva × hitrost zvoka ÷ 2 . Izračun je deljen z dva, ker izmerjeni čas vključuje odhodno pot do cilja in povratno pot do sprejemnika.
Štirideset kilohercev zagotavlja praktično ravnovesje med velikostjo pretvornika, akustično močjo, dušenjem zraka, razpoložljivostjo komponent in zaznavanjem kratkega do srednjega dosega. Pogosta je, vendar ni primerna za vsako aplikacijo.
Ultrazvočni pretvornik je elektromehanska komponenta, ki pretvarja električno energijo v ultrazvok ali ultrazvok v električni signal. Ultrazvočni senzor se lahko nanaša na sam pretvornik ali na celoten modul, ki vsebuje pretvornik, gonilnik, sprejemnik in elektroniko za obdelavo signalov.
Slepo območje je minimalno območje pred senzorjem, kjer zanesljivo merjenje razdalje ni mogoče. Vzrok za to so predvsem zvonjenje pretvornika, čas obnovitve tokokroga in močan oddani signal, ki prikrije bližnji odmev.
Temperatura spremeni hitrost zvoka v zraku. Če izračun uporablja fiksno hitrost zvoka, medtem ko se dejanska temperatura spreminja, bo navedena razdalja vsebovala sorazmerno napako. Temperaturna kompenzacija izboljša absolutno natančnost.
ja Ultrazvočno zaznavanje se ne zanaša na odboj vidne svetlobe, zato lahko zazna veliko prozornih materialov. Vendar mora biti gladka prozorna površina postavljena pod primernim kotom, da se akustični odmev vrne v sprejemnik.
Zaznavanje je morda možno, vendar lahko mehki, porozni in vlaknati materiali absorbirajo ultrazvočno energijo in povzročijo šibek odmev. Učinkovito območje je treba preizkusiti z uporabo dejanskega materiala, debeline in stanja površine.
ja Senzor, nameščen nad rezervoarjem, lahko meri razdaljo do površine tekočine, ne da bi se dotaknil tekočine. Mirne površine na splošno zagotavljajo boljše rezultate kot peneče se, turbulentne, nagnjene ali močno zaparjene površine.
Ciljna barva ima običajno majhen neposredni učinek, ker ultrazvočni senzorji uporabljajo zvok namesto vidne svetlobe. Površinski kot, trdota, velikost, tekstura in akustična absorpcija so običajno bolj pomembni.
Tema ne vpliva na ultrazvočno zaznavanje. Zmeren prah ali megla imata lahko manjši vpliv kot na optične senzorje, vendar lahko močan prah, vodne kapljice, kondenzacija ali material, ki prekriva sprednjo stran pretvornika, še vedno zmanjšajo učinkovitost.
Ne. Ultrazvočni zvok je mehansko valovanje in za širjenje potrebuje medij, kot so zrak, plin, tekočina ali trdna snov. Konvencionalen zračno povezan ultrazvočni senzor za določanje razdalje ne more delovati v vakuumu.
Pogosti vzroki vključujejo tarčo znotraj slepega območja, šibek akustični odboj, nagnjeno ali premikajočo se tarčo, bližnji strukturni odmev, električni šum, nihanje temperature, pretok zraka, kontaminacijo pretvornika in motnje drugih ultrazvočnih senzorjev.
Zaporedoma sprožite senzorje in pustite dovolj časa, da se vsak oddani impulz in njegov odmev zmanjšajo, preden aktivirate naslednji senzor. Sinhronizacija, razmik, zvočna izolacija in kodirani signali lahko tudi zmanjšajo preslušavanje.
Izberite širši žarek, ko se ciljni položaj spreminja ali je potrebno večje območje zaznavanja. Izberite ožji žarek, ko je treba izključiti bližnje predmete ali je potrebna bolj usmerjena meritev. Ocenite celoten odziv zvočnega stožca namesto samo enega nazivnega kota.
Senzorji odprtega tipa so primerni za uporabo v zaprtih prostorih in nudijo učinkovito akustično delovanje. Vodotesni senzorji so boljši za avtomobile, zunanja okolja, okolja z nivojem tekočine ali visoko vlažnostjo. Pravilna izbira je odvisna od izpostavljenosti okolja, obsega in mehanskih zahtev.
Navedite srednjo frekvenco, merilno območje, podrobnosti cilja, zahtevani kot žarka, oddajni SPL, sprejemno občutljivost, pogonsko napetost, vrsto vezja, delovno temperaturo, vodotesnost, dimenzije, način namestitve, sponke, dolžino kabla, konektor, zahteve za certificiranje in letno količino naročila.
