Czujniki ultradźwiękowe

Ultradźwięk, osoba nie odbiera dźwięku o częstotliwości powyżej 16 kHz, jednak znana jest prędkość jego propagacji w powietrzu i wynosi 344 m / s. Mając dane dotyczące prędkości dźwięku i czasu jego propagacji, można obliczyć dokładną odległość, jaką pokonała fala ultradźwiękowa. Ta zasada jest podstawą działania czujników ultradźwiękowych.

Czujniki ultradźwiękowe znajdują szerokie zastosowanie w różnych obszarach produkcji iw pewnym sensie są uniwersalnym narzędziem do rozwiązywania wielu problemów w automatyzacji procesów technologicznych. Takie czujniki służą do określania odległości i lokalizacji różnych obiektów.

Określanie poziomu cieczy (np. zużycia paliwa w transporcie), wykrywanie etykiet, w tym przezroczystych, monitorowanie ruchu obiektu, pomiar odległości — to tylko niektóre z możliwych zastosowań czujników ultradźwiękowych.

Z reguły istnieje wiele źródeł zanieczyszczeń w produkcji, co może stać się problemem dla wielu mechanizmów, ale czujnik ultradźwiękowy, ze względu na specyfikę jego działania, absolutnie nie boi się zanieczyszczenia, ponieważ obudowa czujnika, jeśli to konieczne, można niezawodnie chronić przed możliwymi wpływami mechanicznymi.

Czujnik ultradźwiękowy zawiera w swojej konstrukcji przetwornik piezoelektryczny, który jest jednocześnie nadajnikiem i odbiornikiem. Przetwornik piezoelektryczny emituje serię impulsów dźwiękowych, następnie odbiera echo i przetwarza sygnał na napięcie podawane do sterownika. Przeczytaj więcej o zastosowaniu w technologii tutaj. efekt piezoelektryczny.

Częstotliwość ultradźwięków waha się od 65 kHz do 400 kHz, w zależności od typu przetwornika, a częstotliwość powtarzania impulsów wynosi od 14 Hz do 140 Hz. Kontroler przetwarza dane i oblicza odległość do obiektu.

Zasięg aktywny czujnika ultradźwiękowego to roboczy zasięg detekcji. Zasięg wykrywania Jest to odległość, w jakiej przetwornik ultradźwiękowy może wykryć obiekt, niezależnie od tego, czy obiekt zbliża się do elementu wykrywającego w kierunku osiowym, czy też porusza się przez stożek dźwiękowy.

Istnieją trzy główne tryby pracy czujników ultradźwiękowych: tryb przeciwny, tryb dyfuzyjny i tryb odruchowy.

Tryb odwrotny charakteryzuje się dwoma oddzielnymi urządzeniami, nadajnikiem i odbiornikiem, które są zamontowane naprzeciw siebie. Jeśli wiązka ultradźwiękowa zostanie przerwana przez obiekt, wyjście jest aktywowane. Ten tryb jest odpowiedni do trudnych warunków, w których ważna jest odporność na zakłócenia. Wiązka ultradźwięków pokonuje odległość sygnału tylko raz.To rozwiązanie jest drogie, ponieważ wymaga zainstalowania dwóch urządzeń — nadajnika i odbiornika.

Tryb dyfuzyjny zapewniany przez nadajnik i odbiornik w tej samej obudowie. Koszt takiej instalacji jest znacznie niższy, ale czas reakcji dłuższy niż w trybie odwrotnym.

Zasięg detekcji zależy tutaj od kąta padania na przedmiot oraz od właściwości powierzchni przedmiotu, ponieważ wiązka musi zostać odbita od samej powierzchni wykrywanego obiektu.

W trybie refleksyjnym nadajnik i odbiornik również znajdują się w tej samej obudowie, ale wiązka ultradźwiękowa jest teraz odbijana przez reflektor.Obiekty w zasięgu detekcji są wykrywane zarówno poprzez pomiar zmian odległości przebytej przez wiązkę ultradźwiękową, jak i oszacowanie absorpcji lub utrata odbicia w odbitym sygnale. W tym trybie czujnika można łatwo wykrywać przedmioty pochłaniające dźwięk, a także przedmioty o kanciastych powierzchniach. Ważnym warunkiem jest to, aby położenie reflektora odniesienia nie uległo zmianie.

Inną opcją wykorzystania infradźwięków w przemyśle jest spawanie ultradźwiękowe.