Question 1

Principiul de funcționare al senzorilor cu ultrasunete

Accepted Answer

Diagrama funcțională a unui senzor cu ultrasunete

Traductor
Oscilator (stimulează traductorul)
Amplificator
Amplificator
Comparator (digitalizează semnalul)
Generator de impulsuri de ceas

În starea de funcționare este prezentă tensiune la traductorul electroacustic. Datorită efectului piezo-electric, traductorul este excitat să oscileze şi generează o serie de sunete. În acest moment, generatorul de impulsuri de ceas comută senzorul pe modul de recepţie şi începe măsurarea duratei. În momentul în care seria de sunete loveşte ţinta, un ecou este reflectat înapoi spre traductor. Ecoul seriei de sunete cauzează vibraţia traductorului datorită efectului piezo-electric şi se opreşte măsurarea duratei. În funcţie de durata măsurată şi de viteza sunetului poate fi determinată distanţa faţă de ţintă.

Distanța până la țintă se calculează prin măsurarea duratei folosind ecuația:

d = c * t / 2
unde d = distanţa (m)
c = viteza sunetului [m/s]
t = durata (s)

Question 2

Structura unui traductor cu ultrasunete

Accepted Answer

Elementul piezoelectric trimite și recepționează sunetul (40 ... 300 kHz)
Montarea cu spumă integrală permite elementului piezoelectric să vibreze liber
Dispozitiv de fixare
Stratul de adaptare se potrivește cu impedanța acustică dintre aer și elementul piezoelectric
Unde sonore

Question 3

Când se utilizează un senzor cu ultrasunete cu mod difuz?

Accepted Answer

Toate direcțiile liniare de mișcare posibile (x, y, z). Se evită rotaţia axei cu peste 4°.

Senzorii cu reflecție difuză evaluează unda sonoră reflectată de obiect prin măsurarea duratei pentru determinarea distanței faţă de obiect. Figura prezintă intervalul de detectare şi comportamentul de comutare al senzorului. Traductoarele funcţionează simultan ca emiţătoare şi receptoare şi au nevoie de timp pentru rezultatele de comutare, într-o distanţă minimă denumită zonă moartă, în care nu poate fi evaluat semnalul.

Question 4

Când se utilizează un senzor cu ultrasunete cu mod retro-reflexiv?

Accepted Answer

Cu senzorii cu barieră luminoasă retro-reflexivă, sunetul emis este returnat de un reflector definit, de ex. un perete sau o placă metalică. Un obiect este detectat dacă acesta întrerupe semnalul reflectat. Senzorii cu ultrasunete cu mod retro-reflexiv sunt folosiţi pentru obiectele cu o reflexie redusă a sunetului, cum ar fi spumă, suprafeţe crestate şi pentru forme unghiulare. Pentru că aceştia evaluează numai dacă este recepţionat un ecou, nu există o zonă moartă la senzorii aceştia.

Question 5

Ce informații furnizează curbele de răspuns despre un senzor cu ultrasunete?

Accepted Answer

Curbele de răspuns ajută utilizatorul să determine potrivirea unui anumit senzor cu ultrasunete pentru soluţionarea unei anumite aplicaţii. Aceste grafice sunt prezentate pe fișa de date a produsului. O descriere detaliată poate fi găsită în documentul “Informaţii generale privind montarea şi funcționarea” aflat pe pagina produsului, în secţiunea "Descărcări”.

Distanța: În axa x este distanța de detectare. În axa y este lăţimea undei de sunet.
Zona de detectare: Dacă jumătate din ţinta standard se află în limitele zonei de detectare.
Curbă de pornire: Curba descrie punctul de pornire când marginea ţintei standard se apropie din lateral.
Scopul: Mărimea ţintei depinde de distanţa maximă a senzorului. A se vedea fişa de date.
50% din țintă în zona de detectare
Punctul de comutare

Pentru țintele care se apropie axial de senzor (ca într-o aplicație la nivel de rezervor), senzorul va detecta ținta imediat ce atinge curba de pornire.

Pentru aplicațiile în care curba sunetului este prea mare, aveți în considerare utilizarea unui tub de sunet pentru a focaliza mai bine sunetul.

Testarea în aplicația specifică poate fi necesară pentru a asigura funcționarea corectă.

Question 6

Ce factori pot influenţa performanța senzorilor cu ultrasunete?

Accepted Answer

Senzorii cu ultrasunete nu sunt afectaţi de modificările temperaturii aerului (aceştia au compensarea temperaturii încorporată), a presiunii şi a umidităţii. Cu toate acestea şi alţi factori pot afecta performanţa acestora.

Turbulenţele aerului – turbulenţele puternice ale aerului pot influenţa negativ propagarea sunetului şi, în consecință, măsurarea. Sursele turbulenţei aerului includ vântul, aerul comprimat şi ventilatoarele de răcire. Influența poate fi minimizată prin ecranarea fizică a senzorului / distanţei de măsurare faţă de turbulenţe.
Caracteristicile materialului și suprafeței țintă - materialele care absorb sunetul sau suprafețele care deviază sunetul departe de senzor sunt greu de detectat cu ajutorul senzorilor ultrasonici cu mod difuz. În acest caz, o soluţie mai bună poate fi un senzor cu ultrasunete cu mod retro-reflexiv.
Viteza țintă – Senzorii cu ultrasunete şi mod difuz au, de obicei, frecvențe de comutare de 10Hz sau mai puțin și nu sunt utili pentru aplicații de mare viteză.
Mărimea ţintei – ţintele trebuie să îndeplinească cerinţele minime ale mărimii pentru detectarea în siguranţă. Cu cât este mai mică ţinta, cu atât mai mică este distanța de detectare la care aceasta poate fi detectată în siguranţă de către senzorul cu ultrasunete.
Orientarea față de țintă - pentru aplicații ultrasonice difuze, partea frontală a senzorului trebuie să fie paralelă cu ținta. Pot fi tolerate abateri de până la 4 pe suprafețe netede.
Murdărirea laturii - cantități mici de praf și umiditatea pot fi vărsate prin vibrație pe traductor, însă cantitățile mari vor afecta performanța.
Transferuri suprapuse – senzorii cu ultrasunete sunt predispuși la transferuri suprapuse dacă sunt montați prea aproape unul de celălalt. Observaţi distanţele de montare specificate în instrucțiunile de utilizare.

	Ultrasonic	Inductiv	Fotoelectric
Distanță mare faţă de obiect
Independent de culoare / transparență			¹
Independent de material
Fluctuațiile de temperatură
Depuneri pe senzor	²	³
Imunitate la lumina externă
Umiditate ambiantă ridicată

Numeroase calităţi, puţine limite: Modalitatea de funcţionare a tehnologiei cu ultrasunete

Compararea senzorilor cu ultrasunete cu alte produse de detectare a poziției

Principiul de funcționare al senzorilor cu ultrasunete