Ultrasonik sensörler nasıl çalışır?

Ultrasonik sensörler, sensörden hedef nesneye olan mesafeyi ölçmek için ultrasonik sinyalleri diğer enerji sinyallerine (genellikle elektrik sinyallerine) dönüştüren cihazlardır.Ultrasonik dalga, titreşim frekansı 20KHz'den yüksek olan mekanik bir dalgadır ve yüksek frekans, kısa dalga boyu, küçük kırınım fenomeni, özellikle ışın haline gelebilen ve yönlü olarak yayılabilen iyi yönlülük özelliklerine sahiptir.

Ultrasonik sensör, bir hedef nesnenin mesafesini ölçmek, ultrasonik dalgaları iletmek ve dönüştürmek için 40khz seramik dönüştürücüye (verici) elektrik sinyallerini uygulayarak nesnenin varlığını ve hareketini tespit etmek için ultrasonik mesafe sensörü olarak kullanılabilir. sesi elektrik sinyallerine yansıtır (resme bakın).

Bir çift ultrasonik sensör, ayrı birimler halinde bulunan veya tek bir birim olarak birbirine gömülmüş bir verici ve alıcıdan oluşur.Aşağıdaki resimde Manorshi 40KHz ultrasonik verici ve alıcı gösterilmektedir.(Manorshi web sitesinde daha fazla bilgi bulabilirsiniz: www.manorshi.com )

Ultrasonik Sensörlerin Çalışması

Ultrasonik verici, konik bir metal levhaya tutturulmuş bir piezoseramik kristal kullanır.Piezoseramik üzerine bir elektrik voltajı uygulandığında, sürekli genleşme ve büzülme ile titreşir.Sonuç olarak piezoelektrik malzemenin özelliği gereği rezonatörün konik şekli nedeniyle düz yayılan ultrasonik dalgalar üretilir.

Ultrasonik alıcılar ise tam tersi bir konseptle çalışır.Ultrasonik dalga rezonatöre çarptığında bağlı vibratör (metal plaka) titreşir.Piezoelektrik seramik diskin titreşiminin vibratöre yapıştırılmasıyla piezoelektrik seramik malzemenin özelliğine göre bir akım oluşturulur.Bu akım ayrıca iki harici kablodan alınır.

Kısaca ultrasonik sensörler ultrasonik dalgaları hem iletebilir hem de alabilir.Ultrasonik dalgaları iletirken elektrik enerjisini ultrasonik dalgalara dönüştürür;yankı alırken ultrasonik dalgaların titreşimini elektrik sinyallerine dönüştürür, dolayısıyla buna 'ultrasonik dönüştürücü' adı verilir.

Ultrasonik sensörlerin performans özellikleri

Dairesel piezoelektrik levhanın yapısal özellikleri nedeniyle, yayılan ultrasonik dalgalar belirli bir yönlülüğe sahiptir ve ışının kesiti bir elipse benzer, dolayısıyla algılama aralığı sınırlıdır.Yatay düzlemin algılama açısı 120 derece, dikey düzlemin algılama açısı 60 derecedir.

Ultrasonik sensörlerin özellikleri

1. Basit yapı ve uygun üretim;

2. Çevresel elektromanyetik alanlardan kolayca etkilenmez;

3. Ultrason ışığa ve renge duyarlı değildir ve şeffaf ve zayıf yansıtıcı nesneleri tanımlamak için kullanılabilir.