Question 1

Prinsip pengoperasian sensor ultrasonik

Accepted Answer

Diagram fungsional sensor ultrasonik

Transduser
Osilator (menstimulasi transduser)
Amplifier
Amplifier
Komparator (mendigitalisasi sinyal)
Generator denyut pulsa

Saat sedang dalam status beroperasi, terdapat tegangan pada transduser suara. Berkat efek piezo-elektrik, transduser dieksitasi untuk berosilasi dan menghasilkan letupan suara. Pada titik ini, generator denyut pulsa mengalihkan sensor ke mode penerimaan dan pengukuran waktu dimulai. Jika letupan suara mengenai target, gema dipantulkan kembali ke transduser. Gema letupan suara menyebabkan transduser bergetar akibat efek piezo-elektrik dan pengukuran waktu berhenti. Jarak ke target ditentukan berdasarkan waktu yang diukur dan kecepatan suara.

Jarak ke target dihitung dengan pengukuran waktu menggunakan persamaan:

d = c * t / 2
di mana d = jarak (m)
c = kecepatan suara [m/s]
t = waktu (s)

Question 2

Struktur transduser ultrasonik

Accepted Answer

Elemen piezo mengirim dan menerima suara (kisaran 40...300 kHz)
Pemasangan dengan busa integral memungkinkan elemen piezo bergetar dengan bebas
Perlengkapan
Lapisan adaptasi cocok untuk impedansi suara antara udara dan elemen piezo
Gelombang suara

Question 3

Kapan sebaiknya menggunakan sensor ultrasonik mode difus?

Accepted Answer

Semua arah pergerakan linier (x,y,z) dimungkinkan. Hindari rotasi sumbu lebih dari 4°.

Sensor pantulan difus mengevaluasi gelombang suara yang dipantulkan oleh objek melalui pengukuran waktu untuk menentukan jarak ke objek. Gambar memperlihatkan jangkauan pendeteksian dan karakteristik peralihan sensor. Fakta bahwa transduser bekerja sebagai pemancar dan receiver di saat yang bersamaan dan memerlukan waktu untuk peralihan menghasilkan jarak minimal yang disebut dengan zona tak terdeteksi, yakni ketika sinyal tidak dapat dievaluasi.

Question 4

Kapan sebaiknya menggunakan sensor ultrasonik mode retro-reflektif?

Accepted Answer

Pada sensor retro-reflektif, suara yang dipancarkan dikembalikan oleh reflektor ditentukan, misalnya dinding atau pelat logam. Objek dideteksi pada saat menghentikan sinyal yang dipantulkan. Sensor ultrasonik mode retro-reflektif digunakan untuk objek dengan performa pantulan suara yang buruk seperti busa, permukaan bergerigi, dan untuk bentuk miring. Karena sensor ini hanya mengevaluasi apakah gema diterima, maka tidak ada zona tak terdeteksi dengan sensor ini.

Question 5

Informasi apa yang diberikan kurva respons tentang sensor ultrasonik?

Accepted Answer

Kurva respons membantu pengguna dalam menentukan kesesuaian sensor ultrasonik tertentu untuk kebutuhan aplikasi yang spesifik. Kurva ini diperlihatkan pada lembar data produk. Penjelasan mendetail dapat ditemukan dalam dokumen "Informasi umum tentang pemasangan dan pengoperasian" yang disediakan di halaman produk di bagian "Download".

Jarak: Pada sumbu x, jangkauan pendeteksian. Pada sumbu y, lebar pemancar suara.
Zona pendeteksian: Jika separuh dari target standar berada dalam zona pendeteksian.
Kurva pengaktifan: Kurva menggambarkan titik pengaktifan ketika tepi suatu target standar mendekat secara lateral.
Target: Ukuran target bergantung pada jangkauan maksimum sensor. Lihat lembar data.
50% dari target di zona pendeteksian
Titik peralihan

Untuk target yang mendekati sensor secara aksial (seperti pada aplikasi ketinggian tangki), sensor akan mendeteksi target begitu sudah mencapai kurva pengaktifan.

Untuk aplikasi dengan kurva suara yang terlalu besar, pertimbangkan untuk menggunakan tabung suara untuk memfokuskan suara dengan lebih baik.

Mungkin diperlukan pengujian pada aplikasi yang spesifik untuk memastikannya berfungsi dengan benar.

Question 6

Faktor apa saja yang dapat memengaruhi performa sensor ultrasonik?

Accepted Answer

Sensor ultrasonik tidak dipengaruhi oleh perubahan suhu udara (sensor ini memiliki fungsi kompensasi suhu bawaan), tekanan udara, dan kelembapan. Akan tetapi, faktor lain bisa memengaruhi performanya.

Turbulensi udara - turbulensi udara yang kuat bisa berpengaruh negatif terhadap rambatan suara, dan juga pada pengukuran. Sumber turbulensi udara di antaranya adalah angin, udara kompresi, dan kipas pendingin. Pengaruh ini dapat diminimalkan dengan melindungi sensor/jarak pengukuran secara fisik dari turbulensi.
Karakteristik bahan target dan permukaan - bahan yang menyerap suara atau permukaan yang membelokkan suara menjauh dari sensor sulit dideteksi dengan sensor ultrasonik mode difus. Dalam hal ini, sensor ultrasonik mode retro-reflektif mungkin bisa menjadi solusi yang lebih baik.
Kecepatan target - sensor ultrasonik mode difus biasanya memiliki frekuensi peralihan sebesar 10 Hz atau kurang dan tidak berguna untuk aplikasi dengan kecepatan yang tinggi.
Ukuran target - target harus memenuhi persyaratan ukuran minimum agar dapat dideteksi dengan andal. Semakin kecil target, semakin pendek jangkauan pendeteksian dan dapat dideteksi dengan andal oleh sensor ultrasonik.
Orientasi target - untuk aplikasi ultrasonik difus, permukaan sensor harus sejajar dengan target. Deviasi hingga 4° bisa ditoleransi pada permukaan halus.
Kotoran pada permukaan - debu dan kelembapan dalam jumlah kecil bisa rontok akibat getaran transduser, tapi jika jumlahnya banyak bisa menurunkan performa.
Efek transmisi sinyal - sensor ultrasonik rentan terhadap efek transmisi sinyal jika dipasang terlalu berdekatan. Perhatikan jarak pemasangan yang ditentukan dalam petunjuk pengoperasian.

	Ultrasonik	Induktif	Fotoelektrik
Jarak yang sangat jauh ke objek
Tidak tergantung dari warna / transparansi			¹
Tidak tergantung pada bahan
Fluktuasi suhu
Penumpukan pada sensor	²	³
Ketahanan terhadap cahaya dari luar
Kelembapan udara sekitar yang tinggi

Banyak kelebihan, sedikit keterbatasan: Cara kerja teknologi ultrasonik

Perbandingan sensor ultrasonik dengan produk pendeteksian posisi lainnya

Prinsip pengoperasian sensor ultrasonik