Görüntüleme: 87 Yazar: Site Editörü Yayınlanma Tarihi: 2020-04-14 Kaynak: Alan
Ultrasonik mesafe sensörü , ultrasonik ses darbeleri göndererek ve yansıyan yankının geri dönmesinin ne kadar sürdüğünü ölçerek sensör ile hedef arasındaki mesafeyi ölçen temassız bir algılama cihazıdır.
Ultrasonik dalgalar, yaklaşık 20 kHz olan normal insan işitme aralığının üzerinde frekanslara sahiptir. Hava bağlantılı mesafe sensörleri genellikle 40 kHz civarında çalışır, ancak gerekli ölçüm aralığına, çözünürlüğe, dönüştürücü boyutuna, ışın desenine ve çevre koşullarına göre diğer frekanslar da kullanılır.
Optik mesafe sensörlerinin aksine, ultrasonik sensör öncelikle hedefin rengine veya görünür ışığın yansımasına bağlı değildir. Bu nedenle, hedefin alıcıya doğru yeterince güçlü bir akustik yankı vermesi koşuluyla, birçok şeffaf, yarı saydam, koyu veya parlak nesneyi algılayabilir.
Hızlı cevap: Ultrasonik mesafe sensörü, hedefe doğru yüksek frekanslı bir ses darbesi gönderir, yansıyan yankıyı alır ve gidiş-dönüş seyahat süresine göre mesafeyi hesaplar. Temel formül şöyledir: Mesafe = Ses Hızı × Yankı Süresi ÷ 2.
Ultrasonik ölçüm teknolojisi, robot engel tespiti, otomotiv park yardımı, sıvı seviyesi ölçümü, otomatik kapılar, endüstriyel otomasyon, güvenlik sistemleri, malzeme taşıma ve nesne varlığı tespitinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Manorşi malzemeleri ultrasonik sensörler ve dönüştürücüler . mesafe ölçümü, nesne algılama, park sistemleri, seviye algılama ve özelleştirilmiş elektronik uygulamalar için
Çoğu ultrasonik mesafe sensörü, uçuş süresi ilkesini kullanır. yankı geçiş süresi yöntemi olarak da adlandırılan Sistem, ultrasonik bir darbenin iletilmesi ile yansıyan yankının alınması arasındaki süreyi ölçer.
Kontrol devresi, ultrasonik dönüştürücünün nominal frekansında veya yakınında kısa bir elektrik patlaması üretir.
Verici dönüştürücü, elektrik sinyalini ultrasonik mekanik titreşime dönüştürür.
Ultrasonik darbe havada hedefe doğru ilerler.
Ses enerjisinin bir kısmı hedef yüzeyden yansıtılır.
Alıcı, geri dönen akustik yankıyı küçük bir elektrik sinyaline dönüştürür.
Sinyal koşullandırma devresi yankıyı güçlendirir, filtreler ve tespit eder.
Bir mikro denetleyici veya zamanlama devresi gidiş-dönüş seyahat süresini ölçer ve bunu mesafeye dönüştürür.
Mesafe = (Yankı Süresi × Ses Hızı) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d, sensör ile hedef arasındaki tek yönlü mesafedir.
t, iletimden yankı alımına kadar ölçülen gidiş-dönüş süresidir.
c, ölçüm ortamındaki sesin hızıdır.
Sonuç ikiye bölünür çünkü ses sensörden hedefe ve sonra tekrar sensöre gider.
Yaklaşık 20°C sıcaklıkta kuru havada sesin hızı yaklaşık 343 m/s'dir. Ölçülen yankı süresi 5,83 milisaniye ise hesaplanan mesafe şu şekildedir:
Mesafe = 0,00583 saniye × 343 m/s ÷ 2
Mesafe ≈ 1 metre
Bu örnekte sabit bir hava sıcaklığı ve açıkça tespit edilebilen bir yankı varsayılmaktadır. Gerçek sistemler ayrıca sıcaklık telafisi, sinyal filtreleme, eşik tespiti, kalibrasyon ve çoklu örnek ortalamasını da uygulayabilir.
Birçok ultrasonik mesafe dönüştürücünün çekirdeği, metal bir diyaframa veya rezonans plakasına tutturulmuş bir piezoelektrik seramik elemandır. Düzenek ayrıca bir rezonatör, akustik mahfaza, terminaller, sönümleme malzemesi, koruyucu ağ ve çevresel sızdırmazlık bileşenlerini de içerebilir.
Piezoelektrik seramiğe alternatif bir elektrik voltajı uygulandığında malzeme genişler ve büzülür. Bu mekanik deformasyon diyaframın titreşmesine ve ultrasonik dalgaların havaya yayılmasına neden olur.
Ters piezoelektrik işlem alım sırasında meydana gelir. Geri dönen ultrasonik basınç dalgaları diyaframı ve piezoelektrik elemanı titreştirerek alıcı devre tarafından güçlendirilip işlenebilen küçük bir elektrik sinyali üretir.
Huni şeklindeki veya boynuz şeklindeki bir rezonatör, piezoelektrik eleman ile çevredeki hava arasındaki akustik enerji transferini iyileştirebilir. Geometrisi ayrıca hassasiyeti, rezonans frekansını ve ışın desenini de etkiler.
Önemli ayrım: Hava bağlantılı ultrasonik ölçüm normalde hedef yüzeyden yansıyan yankıları ölçer. Sesi sıvılar veya katı maddeler aracılığıyla iletmek üzere tasarlanmış tıbbi görüntüleme veya ultrasonik tahribatsız muayene sistemleriyle karıştırılmamalıdır.
Ultrasonik mesafe belirleme sistemi, ayrı bir verici ve alıcı veya gönderme ve alma arasında geçiş yapan tek bir alıcı-verici kullanabilir.
| Konfigürasyon | Çalışma Yöntemi | Tipik Avantajlar | Tasarım Hususları |
|---|---|---|---|
| Ayrı verici ve alıcı | Bir dönüştürücü sürekli veya aralıklı olarak iletim yaparken, ikinci dönüştürücü yankıları alır. | Ayrı iletim ve alma yolları, esnek devre tasarımı ve modlar arasında tek bir öğenin değiştirilmesine gerek yoktur. | Sensör aralığı, hizalaması, akustik bağlantısı ve doğrudan vericiden alıcıya çapraz karışma kontrol edilmelidir. |
| Tek ultrasonik alıcı-verici | Bir eleman darbeyi iletir ve ardından alma moduna geçer. | Kompakt mekanik tasarım ve verici ve alıcı eksenler arasında daha kolay hizalama. | Sistem, yakın mesafe yankılarını tespit etmeden önce mekanik çınlamanın azalmasını beklemelidir. |
| Karşılıklı ışın çifti | Verici ve alıcı birbirine bakar ve sistem, bir nesnenin ses yolunu kestiğini algılar. | Şeffaf filmlerin, şişelerin ve hızlı hareket eden nesnelerin hızlı tepkisi ve güvenilir şekilde algılanması. | Bu konfigürasyon öncelikle yansıtıcı hedef mesafesini hesaplamak yerine varlığı tespit eder. |
Aşağıdaki tablo, orijinal sayfadaki örnek 40 kHz ultrasonik verici ve alıcı parametrelerini korur. Bu değerler her ultrasonik sensör için evrensel özellikler olarak değerlendirilmemelidir. Sürücü devresini tasarlamadan veya bir üretim bileşenini onaylamadan önce daima son parça numarasını, test koşullarını ve ürün veri sayfasını doğrulayın.
| Şartname | Örnek Değer |
|---|---|
| Merkez frekansı | 40 ± 1,0 kHz |
| Ses basıncı seviyesinin iletilmesi | Minimum 100 dB |
| Alma hassasiyeti | −72 dB minimum |
| Yankı duyarlılığı | ≥230mV |
| Zil zamanı | Maksimum 1,2 ms |
| 1 kHz'de kapasitans | 2400 pF ±%20 |
| Maksimum sürekli sürüş voltajı | 20 Vrm |
| Toplam ışın açısı | −6 dB'de 47° tipik |
| Çürüme süresi | ≤1,2 ms |
| Çalışma sıcaklığı | −30°C ila +80°C |
| Depolama sıcaklığı | −30°C ila +80°C |
Ultrasonik aralık dönüştürücü yapısı ve boyutları
40 kHz ultrasonik verici ve alıcı çifti
Ultrasonik aralık performansı dönüştürücüye, sürücü devresine, alıcı devreye, sinyal işleme algoritmasına, hedefe ve kurulum ortamına bağlıdır. Aşağıdaki parametreler bağımsız olarak değil, birlikte değerlendirilmelidir.
Merkez frekansı, dönüştürücünün verimli çalışacak şekilde tasarlandığı frekanstır. Nominal 40 kHz'lik bir ultrasonik dönüştürücü için, verici devre normalde 40 kHz'e yakın bir patlama üretirken, alıcı da benzer bir frekans aralığında filtrelenir.
Rezonans bölgesinden çok uzağa gitmek, iletilen akustik enerjiyi ve alım hassasiyetini azaltabilir. Bileşen toleransı, sıcaklık, montaj ve muhafaza tasarımı da etkili tepkiyi değiştirebilir.
Aktarılan ses basıncı seviyesi, belirtilen test koşulları altında ultrasonik çıkışın gücünü gösterir. Daha yüksek bir değer, daha güçlü yankıları veya daha uzun algılama mesafelerini destekleyebilir ancak sonuç, sürücü voltajına, frekansa, dalga biçimine, ölçüm mesafesine ve test fikstürüne bağlıdır.
Ses basıncı değerleri yalnızca veri sayfalarında eşdeğer ölçüm koşulları kullanıldığında karşılaştırılmalıdır.
Alma hassasiyeti, alıcının gelen ultrasonik basıncı elektrik sinyaline ne kadar etkili bir şekilde dönüştürdüğünü açıklar. Daha yüksek hassasiyet, zayıf yankı tespitini iyileştirebilir, ancak sistemin tamamı aynı zamanda amplifikatör gürültüsüne, filtre bant genişliğine, kazanca, eşik ayarlarına ve elektromanyetik girişime de bağlıdır.
Yankı duyarlılığı, tanımlanmış bir hedef ve test düzenlemesi altında üretilen alınan sinyali temsil eder. Kullanışlı bir mesafe belirleme sistemi, gerçek yankıyı elektriksel gürültüden, mekanik titreşimden, doğrudan akustik bağlantıdan ve ikincil yansımalardan ayırmalıdır.
Otomatik kazanç kontrolü, bant geçiren filtreleme, zarf tespiti, korelasyon işleme ve uyarlanabilir eşikler eko tanımayı geliştirmek için kullanılabilir.
Verici patlama sona erdikten sonra dönüştürücü ve mekanik yapı kısa süreliğine titremeye devam eder. Bu artık titreşime çınlama veya çınlama denir.
Bu toparlanma periyodu sırasında, yakın hedefin yankısı, çok daha güçlü olan artık iletim sinyali tarafından gizlenebilir. Karşılık gelen minimum ölçülebilir mesafeye denir. kör bölge , ölü bölgesi veya minimum algılama mesafesi .
Daha kısa çalma süresi genellikle daha kısa minimum algılama mesafelerini destekler, ancak son kör bölge aynı zamanda devre kurtarma, verici voltajı, sönümleme, eşik ayarları ve sinyal işleme yöntemlerine de bağlıdır.
Bir ultrasonik dönüştürücü sonsuz derecede dar, düz bir ışın üretmez. Akustik enerjiyi, bir ana lob ve daha küçük yan loblar içeren üç boyutlu bir ses konisi aracılığıyla yayar.
Daha geniş bir ışın, daha geniş bir alandaki nesneleri algılayabilir ancak aynı zamanda yakındaki duvarlardan, braketlerden, borulardan veya mahfaza yüzeylerinden istenmeyen yansımalar da alabilir. Daha dar bir ışın daha iyi yön seçiciliği sağlar ancak daha doğru sensör hizalaması gerektirir.
Piezoelektrik ultrasonik dönüştürücü büyük ölçüde kapasitif bir elektrik yükü gibi davranır. Kapasitansı sürücü akımını, empedans uyumunu, anahtarlama kayıplarını ve rezonans devre tasarımını etkiler.
Uygulanan voltaj, dönüştürücünün nominal sürekli ve darbeli sürüş limitleri dahilinde kalmalıdır. Aşırı sürücü voltajı aşırı ısınmaya, depolarizasyona, mekanik hasara veya hizmet ömrünün kısalmasına neden olabilir.
Sıcaklık, sesin hızını, piezoelektrik özelliklerini, rezonansı, duyarlılığı, yapışkan malzemeleri ve elektronik bileşenleri etkiler. Gerçek sensör modeli için hem çalışma sıcaklığı aralığını hem de depolama sıcaklığı aralığını doğrulayın.
Sıcaklık ses hızını değiştirdiği için en önemli çevresel değişkenlerden biridir. Normal atmosfer koşullarına yakın kuru hava için yaygın olarak kullanılan bir yaklaşım şöyledir:
Ses hızı ≈ 331,3 + (0,606 × °C cinsinden sıcaklık) m/s
Her zaman 343 m/s olduğunu varsayan bir sistem, gerçek sıcaklık değiştiğinde ölçülebilir bir mesafe hatası geliştirebilir. Kararlı mutlak doğruluk gerektiren uygulamalar için akustik yolun yakınına bir sıcaklık sensörü yerleştirin ve ses hızı hesaplamasını güncelleyin.
Büyük hedefler genellikle küçük hedeflerden daha fazla akustik enerji geri döndürür. Aktif ses konisinden daha dar bir hedef, zayıf bir yankı üretebilir veya sensörün arkasındaki daha büyük bir nesneyi tespit etmesine olanak sağlayabilir.
Maksimum aralık değerleri genellikle belirlenmiş bir düz referans hedefi kullanılarak ölçülür. Küçük teller, dar borular, kavisli nesneler veya düzensiz parçalar için pratik aralık daha kısa olabilir.
Düz ve pürüzsüz bir hedef, yüzeyi sensör eksenine yaklaşık olarak dik olduğunda en güçlü geri dönüşü sağlar. Yüzey eğilirse akustik enerjinin büyük bir kısmı alıcıdan uzağa yansıtılabilir.
Pürüzlü yüzeyler sesi birçok yöne dağıtır ve daha büyük açısal değişimleri tolere edebilir, ancak geri dönen enerji daha az tahmin edilebilir.
Metal, cam, sert plastik, ahşap gibi sert yüzeyler ve sakin sıvı yüzeyler sıklıkla faydalı yansımalar üretir. Köpük, kalın kumaş, pamuk ve gevşek yalıtım gibi yumuşak, gözenekli veya lifli malzemeler ultrasonik enerjiyi emebilir ve algılama aralığını azaltabilir.
Ultrason görünür şeffaflığa bağlı olmadığı için şeffaf nesneler sıklıkla tespit edilebilir. Ancak pürüzsüz bir cam veya plastik yüzeyin sesi sensöre geri yansıtacak uygun bir açıya ihtiyacı vardır.
Belirtilen kör bölgenin içinde bulunan nesneler güvenilir bir şekilde ölçülemez. Sensör hiçbir hedefin olmadığını, kararsız bir değeri veya çınlama ve dahili yansımalar nedeniyle oluşan yanlış bir mesafeyi bildirebilir.
Kurulum, en yakın beklenen hedefi, son sensör veya modül veri sayfasında belirtilen minimum algılama mesafesinin ötesinde tutmalıdır.
Güçlü hava akışı etkili ses yolunu değiştirebilir, hızla değişen sıcaklık değişimleri ise akustik dalgayı bükebilir veya ölçüm yolu boyunca yayılma hızını değiştirebilir.
Hassas ölçüm sensörünü doğrudan sıcak hava çıkışlarının, soğutma fanlarının, buhar deliklerinin veya hızla dalgalanan termal kaynakların yanına monte etmekten kaçının.
Orta derecede nemin genellikle sıcaklıktan daha az etkisi vardır, ancak nem yine de akustik zayıflamayı ve sensörün çalışmasını etkileyebilir. Dönüştürücü yüzeyindeki su damlacıkları, yoğuşma, buz veya kirlenme ses yolunu tıkayabilir veya bozabilir.
Dış mekan veya yüksek nemli uygulamalarda, açık tip bir sensörün çevresel olarak korunduğunu varsaymak yerine, uygun şekilde yalıtılmış veya su geçirmez bir ultrasonik dönüştürücü kullanılmalıdır.
Duvarlar, montaj braketleri, koruyucu kapaklar, tank kenarları ve makine çerçeveleri istenmeyen yankılara neden olabilir. Bu yansımalar amaçlanan hedef yankısından önce veya sonra gelebilir ve hatalı ölçümlere neden olabilir.
Ana ses konisini açık tutun ve yalnızca çıplak dönüştürücüyü değerlendirmek yerine, son muhafazadaki sensör düzeneğinin tamamını test edin.
Birkaç ultrasonik sensör birbirine yakın çalıştığında, bir alıcı başka bir sensör tarafından iletilen bir darbeyi algılayabilir. Buna akustik karışma denir ve yanlış mesafe okumalarına neden olabilir.
Paraziti azaltmak için senkronize tetikleme, sıralı ölçüm, yeterli aralık, fiziksel akustik izolasyon veya kodlu iletim yöntemlerini kullanın.
Sıcaklık telafisini kullanın. Akustik yolun yakınındaki hava sıcaklığını ölçün ve ses hızı hesaplamasını güncelleyin.
Hedefi kör bölgenin dışında tutun. Gerçek sürücü voltajı ve devre koşulları altında minimum ölçüm mesafesini doğrulayın.
Hedefi doğru şekilde hizalayın. Pürüzsüz, düz hedefleri sensör eksenine mümkün olduğunca dik olacak şekilde konumlandırın.
Ses konisini temiz tutun. Braketlerin, kapakların ve mahfaza duvarlarının algılama alanına girmesini önleyin.
Bant geçiren filtrelemeyi kullanın. Geniş bantlı elektriksel ve akustik gürültüyü azaltmak için dönüştürücünün çalışma frekansı etrafında filtreleyin.
Dijital ortalama veya medyan filtreleme uygulayın. Çoklu ölçümler rastgele gürültüyü azaltabilir ve izole edilmiş aykırı değerleri reddedebilir.
Verici zamanlamasını kontrol edin. Başka bir darbe göndermeden önce önceki yankının kaybolması için yeterli süre tanıyın.
Birden fazla sensörü senkronize edin. Sensörleri sırayla tetikleyin veya karışmayı azaltmak için kontrollü bir senkronizasyon yöntemi kullanın.
Tüm aksamı kalibre edin. Sensörü, muhafazayı, montaj yapısını ve elektronik aksamı bilinen mesafelerde birlikte test edin.
Temsili hedefleri test edin. Gerçek nesne boyutunu, malzemeyi, açıyı, hızı ve çevre koşullarını kullanarak performansı doğrulayın.
Açık tip ultrasonik sensörler normalde açıkta akustik açıklığa sahip metal bir muhafaza kullanır. Genellikle iç mekan elektronikleri, geliştirme kartları, robotlar, nesne algılama ve maliyete duyarlı mesafe ölçüm sistemleri için seçilirler.
Etkili akustik iletim sağlayabilirler ancak aksi belirtilmedikçe genellikle yağmura, su spreyine, yoğuşmaya veya ciddi kirlenmeye doğrudan maruz kalacak şekilde tasarlanmamıştır.
Su geçirmez veya hava koşullarına dayanıklı ultrasonik dönüştürücüler, yalıtılmış bir ön yüzey ve koruyucu muhafaza kullanır. Otomotiv park sistemleri, dış mekan ekipmanları, sıvı seviyesi ölçümü, güvenlik ürünleri ve toza veya neme maruz kalan endüstriyel uygulamalar için uygundurlar.
Koruyucu yapı akustik tepkiyi değiştirir, bu nedenle su geçirmez modelin uygun bir sürücü frekansı, voltaj ve alıcı devre ile eşleştirilmesi gerekir.
Entegre bir ultrasonik ölçüm modülü, bir veya daha fazla dönüştürücüyü verici elektroniği, alıcı amplifikasyonu, sinyal işleme ve dijital veya analog çıkış arayüzü ile birleştirir.
Modüller sistem geliştirmeyi basitleştirir ancak dahili dalga biçimi, kazanç ve algılama algoritması üzerinde özel bir dönüştürücü tabanlı devreye kıyasla daha az kontrol sağlar.
Daha yüksek frekanslı ultrasonik dönüştürücüler daha kısa dalga boylarına sahiptir ve daha küçük özelliklerin veya daha özel ölçümlerin tespitini destekleyebilir. Bununla birlikte, yüksek frekanslı ses genellikle havada daha güçlü bir şekilde zayıflatılır ve bu da pratik algılama aralığını azaltabilir.
Frekans, daha yüksek bir frekansın her zaman daha iyi olduğunu varsaymak yerine, aralığa, hedef boyutuna, çözünürlüğe, dönüştürücü çapına, çevresel zayıflamaya ve sistem bant genişliğine göre seçilmelidir.
| Avantajlar | Sınırlamalar |
|---|---|
| Temassız mesafe ve varlık ölçümü | Minimum algılama mesafesine veya kör bölgeye sahiptir |
| Birçok şeffaf, koyu ve yansıtıcı nesneyi algılayabilir | Yumuşak veya gözenekli malzemeler sesi emebilir |
| Görünür aydınlatma olmadan çalışır | Düzgün açılı hedefler yankıyı uzağa yansıtabilir |
| Sıvıyla temas etmeden sıvı seviyesini ölçebilir | Köpük, dalgalar, türbülans veya buhar güvenilirliği azaltabilir |
| Kısa ve orta menzilli uygulamalar için uygun maliyetli | Doğru ölçüm için sıcaklık telafisi gerekebilir |
| Açık, su geçirmez, yüksek frekanslı ve entegre modeller mevcuttur | Birden fazla sensör birbirini etkileyebilir |
| Kompakt ve entegre elektronik sistemler için uygundur | Yakındaki yapılar ikincil yansımalar yaratabilir |
Hiçbir algılama teknolojisi her uygulama için ideal değildir. Uygun seçim hedefe, gerekli aralığa, yanıt hızına, çözünürlüğe, aydınlatma koşullarına, çevresel maruziyete ve sistem maliyetine bağlıdır.
| Karşılaştırma | Ultrasonik Sensör | Kızılötesi veya Fotoelektrik Sensör | LiDAR veya Lazer Mesafe Sensörü |
|---|---|---|---|
| Ölçüm prensibi | Sesli uçuş süresi | Yansıyan veya kesintiye uğrayan ışık | Lazer veya optik uçuş süresi |
| Hedef renk duyarlılığı | Genellikle düşük | Önemli olabilir | Optik yansımaya bağlıdır |
| Şeffaf hedef tespiti | Uygun hedef açısıyla genellikle etkilidir | Özel bir optik sensör gerektirebilir | Şeffaf malzemeler için zor olabilir |
| Işın boyutu | Nispeten geniş ses konisi | Genellikle daha dar | Çok dar nokta veya tarama ışını |
| Tepki hızı | Ses yolculuk süresiyle sınırlıdır | Genellikle hızlı | Genellikle hızlı |
| Ana çevresel kaygı | Sıcaklık, hava akışı, emilim ve akustik yansımalar | Ortam ışığı, toz, renk ve optik kirlilik | Optik kirlilik, yansıma, sis ve maliyet |
| Tipik güç | Çeşitli malzemelerin güvenilir temassız tespiti | Hızlı nesne algılama ve hassas ışık noktaları | Uzun menzilli, dar ışın ve yüksek uzaysal hassasiyet |
Mobil robotlar, otomatik yönlendirmeli araçlar, servis robotları ve eğitim platformları, duvarları, ekipmanları, insanları ve diğer engelleri fiziksel temas olmadan tespit etmek için ultrasonik sensörler kullanır.
Araç tamponlarına takılan su geçirmez ultrasonik dönüştürücüler yakındaki engellere olan mesafeyi ölçer ve park uyarı sistemlerini, düşük hızda manevra ve yakınlık uyarılarını destekler.
Aşağıya bakan bir ultrasonik seviye sensörü, sensörden sıvı yüzeyine olan mesafeyi ölçer. Kontrolör, tank boyutları ve sensör konumu bilindiğinde kalan sıvı yüksekliğini hesaplayabilir.
Uygulama testleri sırasında köpük, buhar, çalkalama, açılı sıvı yüzeyleri ve tankın iç yapıları değerlendirilmelidir.
Ultrasonik sensörler konveyörlerdeki ürünleri tespit edebilir, istif yüksekliğini izleyebilir, bileşenlerin varlığını doğrulayabilir, kapları sayabilir ve standart optik sensörler için zor olabilecek şeffaf şişeleri veya filmleri tespit edebilir.
Ultrasonik algılama, görünür aydınlatma gerektirmeden kapıların, girişlerin, kısıtlı alanların ve alarm sistemlerinin yakınındaki hareketi veya varlığı tespit edebilir.
Kısa menzilli ultrasonik sensörler, alçak irtifada havada asılı kalma veya iniş sırasında drone ile yer arasındaki mesafeyi ölçebilir. Rotor hava akışı, yüzey açısı, çim ve ses paraziti dikkate alınmalıdır.
Ultrasonik yakınlık algılama, dağıtıcılara, ev aletlerine, kontrol panellerine, çöp kutularına ve dokunmadan etkinleştirme veya seviye izleme gerektiren diğer ürünlere entegre edilebilir.
Uygun bir ultrasonik sensör seçmek, bir frekans seçmekten daha fazlasını gerektirir. Akustik, elektriksel ve mekanik tasarımın birlikte değerlendirilebilmesi için tedarikçiye tüm uygulama koşullarını sağlayın.
| Seçim Öğesi Soruları | Onaylanacak |
|---|---|
| Ölçüm aralığı | Minimum ve maksimum hedef mesafeleri nelerdir? |
| Hedef | Hedefin malzemesi, boyutu, şekli, açısı ve hareket hızı nedir? |
| Sıklık | 40 kHz gerekli aralık ve hedef boyutu için uygun mu? |
| Işın açısı | Geniş bir algılama alanı mı yoksa dar yönlü bir ışın mı gerekli? |
| Çevre | Sensör yağmurla, yoğuşmayla, tozla, kimyasallarla, rüzgarla veya aşırı sıcaklıklarla karşılaşacak mı? |
| Doğruluk ve çözünürlük | Uygulama hangi ölçüm hatasını ve tekrarlanabilirliği kabul edebilir? |
| Tepki süresi | Sistem hedefi ne kadar hızlı tespit etmeli veya takip etmelidir? |
| Elektrik arayüzü | Çıplak bir dönüştürücü, verici-alıcı çifti, analog çıkış veya dijital modül gerekli mi? |
| Sürücü devresi | Hangi voltaj, patlama dalga biçimi, amplifikatör ve alıcı mimarisi kullanılacak? |
| Mekanik tasarım | Hangi çap, yükseklik, terminal, kablo, konnektör ve montaj yöntemi gereklidir? |
| Miktar ve özelleştirme | Prototip miktarı, yıllık hacim ve özel performans gereksinimleri nelerdir? |
Ses konisinin tamamını mahfaza duvarlarından ve montaj braketlerinden uzak tutun.
Akustik açıklığı sıradan plastik, kalın kumaş veya uygun olmayan ağ ile kapatmayın.
En yakın hedefi belirtilen ölü bölgenin dışında tutun.
Pürüzsüz hedefleri algılama eksenine dik olacak şekilde mümkün olduğunca yakın hizalayın.
Sensör motorların, pompaların veya mekanik aktüatörlerin yakınına kurulduğunda titreşim izolasyonu kullanın.
Yüksek akım anahtarlama izlerini ve gürültülü güç devrelerini alıcı girişinden uzak tutun.
Zayıf yankı sinyalleri için uygun topraklama, koruma ve filtreleme kullanın.
Dönüştürücü yüzeyinde su, buz, yağ veya ağır kirliliğin toplanmasını önleyin.
Akustik paraziti azaltmak için bitişik ultrasonik sensörleri sırayla tetikleyin.
Nihai ürün muhafazasına takıldıktan sonra sensörü kalibre edin ve doğrulayın.
Manorshi üreticiler, elektronik geliştiriciler ve endüstriyel ekipman tedarikçileri için açık tip, su geçirmez, yüksek frekanslı, park yardımı ve seviye algılamalı ultrasonik ürünler sağlar.
Mevcut değerlendirme parametreleri arasında merkez frekansı, ses basıncı seviyesi, alım hassasiyeti, ışın açısı, kapasitans, zil süresi, çalışma sıcaklığı, mahfaza boyutları, terminaller, kablolar ve çevre koruma yer alabilir.
Görüntüle 40 kHz su geçirmez ultrasonik verici ve alıcı veya tamamına göz atın Manorshi ultrasonik sensör serisi.
Yeni bir uygulama için gerekli ölçüm aralığını, hedef malzemeyi, çalışma ortamını, besleme voltajını, ışın açısını, boyutları, yıllık miktarı ve beklenen çıktıyı sağlayın. Manorshi ile iletişime geçin . Sensör seçimi, numuneler veya özelleştirilmiş ultrasonik dönüştürücü gereksinimlerini görüşmek için
Ultrasonik menzil sensörü, ultrasonik bir darbe yayan, yansıyan yankıyı algılayan ve sesin gidiş-dönüş seyahat süresinden hedefe olan mesafeyi hesaplayan temassız bir cihazdır.
Temel formül Mesafe = Yankı Süresi × Ses Hızı ÷ 2'dir . Hesaplama ikiye bölünür çünkü ölçülen süre hedefe gidiş yolculuğunu ve alıcıya dönüş yolculuğunu içerir.
Kırk kilohertz, dönüştürücü boyutu, akustik çıktı, hava zayıflatması, bileşen kullanılabilirliği ve kısa ila orta menzilli algılama arasında pratik bir denge sağlar. Yaygındır ancak her uygulama için uygun değildir.
Ultrasonik dönüştürücü, elektrik enerjisini ultrasona veya ultrasonu elektrik sinyaline dönüştüren elektromekanik bileşendir. Bir ultrasonik sensör, tek başına dönüştürücüyü veya dönüştürücüyü, sürücüyü, alıcıyı ve sinyal işleme elektroniklerini içeren komple bir modülü ifade edebilir.
Kör bölge, sensörün önünde güvenilir mesafe ölçümünün mümkün olmadığı minimum alandır. Bunun başlıca nedeni dönüştürücünün çınlaması, devrenin toparlanma süresi ve yakın yankıyı maskeleyen güçlü iletilen sinyaldir.
Sıcaklık sesin havadaki hızını değiştirir. Hesaplamada gerçek sıcaklık değişirken sabit bir ses hızı kullanılıyorsa rapor edilen mesafe orantısal bir hata içerecektir. Sıcaklık telafisi mutlak doğruluğu artırır.
Evet. Ultrasonik algılama, görünür ışığın yansımasına dayanmadığından birçok şeffaf malzemeyi algılayabilir. Ancak akustik yankının alıcıya geri dönmesi için pürüzsüz, şeffaf bir yüzeyin uygun bir açıda konumlandırılması gerekir.
Algılama mümkün olabilir ancak yumuşak, gözenekli ve lifli malzemeler ultrasonik enerjiyi emebilir ve zayıf yankılar üretebilir. Etkin aralık, gerçek malzeme, kalınlık ve yüzey durumu kullanılarak test edilmelidir.
Evet. Tankın üzerine monte edilen bir sensör, sıvıya dokunmadan sıvı yüzeyine olan mesafeyi ölçebilir. Sakin yüzeyler genellikle köpüklü, türbülanslı, açılı veya yoğun buharla kaplı yüzeylerden daha iyi sonuçlar sağlar.
Hedef rengin normalde çok az doğrudan etkisi vardır çünkü ultrasonik sensörler görünür ışık yerine ses kullanır. Yüzey açısı, sertliği, boyutu, dokusu ve akustik emilim genellikle daha önemlidir.
Karanlık ultrasonik algılamayı etkilemez. Orta düzeydeki toz veya sis, optik sensörlere göre daha az etkiye sahip olabilir ancak yoğun toz, su damlacıkları, yoğuşma veya dönüştürücü yüzeyini kaplayan malzeme yine de performansı düşürebilir.
Hayır. Ultrasonik ses mekanik bir dalgadır ve yayılacağı hava, gaz, sıvı veya katı gibi bir ortama ihtiyaç duyar. Geleneksel hava bağlantılı ultrasonik mesafe sensörü, vakumda çalışamaz.
Yaygın nedenler arasında kör bölge içindeki bir hedef, zayıf akustik yansıma, açılı veya hareketli bir hedef, yakındaki yapısal yankılar, elektriksel gürültü, sıcaklık değişimi, hava akışı, dönüştürücü kirliliği ve diğer ultrasonik sensörlerden kaynaklanan girişim yer alır.
Sensörleri sırayla tetikleyin ve bir sonraki sensörü etkinleştirmeden önce iletilen her darbenin ve yankılarının azalması için yeterli süre tanıyın. Senkronizasyon, aralık, akustik izolasyon ve kodlanmış sinyaller de karışmayı azaltabilir.
Hedef konumu değiştiğinde veya daha büyük bir algılama alanına ihtiyaç duyulduğunda daha geniş bir ışın seçin. Yakındaki nesnelerin hariç tutulması veya daha yönlü ölçüm yapılması gerektiğinde daha dar bir ışın seçin. Yalnızca tek bir nominal açı yerine ses konisi tepkisinin tamamını değerlendirin.
Açık tip sensörler, korumalı iç mekan uygulamaları için uygundur ve verimli akustik performans sunabilir. Su geçirmez sensörler otomotiv, dış mekan, sıvı seviyesi veya yüksek nemli ortamlar için daha iyidir. Doğru seçim çevresel maruziyete, menzile ve mekanik gereksinimlere bağlıdır.
Merkez frekansını, ölçüm aralığını, hedef ayrıntılarını, gerekli ışın açısını, iletim SPL'sini, alım hassasiyetini, sürücü voltajını, devre tipini, çalışma sıcaklığını, su geçirmezlik gereksinimini, boyutları, montaj yöntemini, terminalleri, kablo uzunluğunu, konektörü, sertifika gerekliliklerini ve yıllık sipariş miktarını sağlayın.
