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 frekansına 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 yönlendirme özelliklerine sahiptir.

Ultrasonik sensör, bir hedef nesnenin mesafesini ölçmek için ultrasonik mesafe sensörü olarak kullanılabilir, 40kHz seramik dönüştürücüye (vericinin) uygulanarak ultrasonik dalgaları iletmek ve yansıtılan sesi elektrik sinyallerine bakın (resme bakınız).

Bir çift ultrasonik sensör, ayrı birimler olarak mevcut veya tek birim olarak bir araya gelen bir verici ve alıcıdan oluşur. Aşağıdaki resim Manorshi 40khz ultrasonik verici ve alıcıyı göstermektedir. (Manorshi web sitesinde daha fazla bilgi bulabilirsiniz: www.manorshi.com )

Ultrasonik sensörlerin çalışması

Ultrasonik verici, konik bir metal tabakaya bağlı bir piezoseramik kristal kullanır. Piezoseramik için bir elektrik voltajı uygulandığında, sürekli genişleme ve kasılma ile titreşir. Sonuç olarak, piezoelektrik malzemenin özelliğine göre, rezonatörün konik şekli nedeniyle düz yayılan ultrasonik dalgalar üretilir.

Ultrasonik alıcılar tam tersi kavram üzerinde çalışır. Ultrasonik dalga rezonatörden geçtiğinde, bağlı vibratör (metal plaka) titreşir. Piezoelektrik seramik diskin titreşimini vibratöre yapıştırarak, piezoelektrik seramik malzemenin özelliklerine göre bir akım üretilir. Bu akım iki dış uçtan da alınır.

Kısacası, ultrasonik sensörler hem ultrasonik dalgaları iletebilir hem de alabilir. Ultrasonik dalgaları iletirken, elektrik enerjisini ultrasonik dalgalara dönüştürür; Yankılar alırken, ultrasonik dalgaların titreşimini elektrik sinyallerine dönüştürür, bu nedenle buna 'ultrasonik dönüştürücü ' denir.

Ultrasonik sensörlerin performans özellikleri

Dairesel piezoelektrik gofretin yapısal özellikleri nedeniyle, yayılan ultrasonik dalgalar belirli bir yönlendirmeye sahiptir ve ışının enine kesiti bir elipse benzer, bu nedenle tespit aralığı sınırlıdır. Yatay düzlemin tespit açısı 120 derecedir ve dikey düzlemin algılama açısı 60 derecedir.

Ultrasonik sensörlerin özellikleri

1. Basit yapı ve uygun üretim;

2. Çevresel elektromanyetik alanlara kolayca müdahale edemez;

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