Ang pagtuklas ng ultrasonic ay karaniwang ginagamit sa mga pang-industriya na application upang makita ang mga nakatagong mga track, discontinuities sa mga metal, halo, plastik, keramika, at para sa pagtuklas ng antas ng tubig. Para sa hangaring ito, ang mga batas ng pisika na nagsasaad ng paglaganap ng mga tunog na alon sa pamamagitan ng mga solidong materyales ay ginamit mula noong mga sensor ng ultrasonic na gumagamit ng tunog sa halip na ilaw para sa pagtuklas.
Ano ang prinsipyo ng Ultrasonic Detection?
Pagtukoy sa alon ng tunog
Ang tunog ay isang mekanikal na alon na naglalakbay sa mga daluyan, na maaaring isang solid, o likido o gas. Ang mga alon ng tunog ay maaaring maglakbay sa mga daluyan na may tukoy na tulin na nakasalalay sa daluyan ng paglaganap. Ang mga alon ng tunog na nagkakaroon ng mataas na dalas ay sumasalamin mula sa mga hangganan at gumagawa ng mga natatanging pattern ng echo.
Mga batas ng pisika para sa mga sound wave
Ang mga sound wave ay nagkakaroon ng mga tukoy na frequency o bilang ng mga oscillation bawat segundo. Ang mga tao ay maaaring makakita ng mga tunog sa isang saklaw na dalas mula sa tungkol sa 20Hz hanggang 20 KHz. Gayunpaman, ang saklaw ng dalas na karaniwang ginagamit sa pagtuklas ng ultrasonic ay 100 KHz hanggang 50MHz. Ang bilis ng ultrasound sa isang partikular na oras at temperatura ay pare-pareho sa isang daluyan.
W = C / F (o) W = CT
Kung saan W = Wave haba
C = Ang bilis ng tunog sa isang daluyan
F = Dalas ng alon
T = Panahon ng Oras
Ang pinakakaraniwang mga pamamaraan ng pagsusuri ng ultrasonic ay gumagamit ng alinman sa mga paayon na alon o mga paggugupit na alon. Ang paayon na alon ay isang alon ng compression kung saan ang paggalaw ng maliit na butil ay nasa parehong direksyon ng alon ng paglaganap. Ang paggugupit ng alon ay isang paggalaw ng alon kung saan ang paggalaw ng maliit na butil ay patayo sa direksyon ng paglaganap. Ipinakikilala ng tiktik ng ultrasonic ang mga dalas ng tunog na may dalas na dalas sa isang pansubok na bagay upang makakuha ng impormasyon tungkol sa bagay nang hindi binabago o napinsala ito sa anumang paraan. Ang dalawang halaga ay sinusukat sa pagtuklas ng ultrasonic.
Ang dami ng oras, kumukuha ng tunog upang maglakbay sa daluyan at amplitude ng natanggap na signal. Batay sa bilis at kapal ng oras ay maaaring kalkulahin.
Ang kapal ng materyal = Ang bilis ng tunog ng materyal X Oras ng Paglaban
Mga Transduser para sa Wave Propagation at pagtuklas ng maliit na butil
Para sa pagpapadala ng mga sound wave at pagtanggap ng isang echo, gagamitin ang mga ultrasonic sensor, karaniwang tinatawag na transceiver o transducers. Gumagana ang mga ito sa isang prinsipyong katulad ng radar na magpapalit ng elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya sa anyo ng tunog, at sa kabaligtaran.
Ang mga karaniwang ginagamit na transduser ay mga transduser ng contact, mga transduser ng anggulo, mga transduser ng pagkaantala ng linya, mga transduser ng pagsasawsaw, at mga dobleng elemento na transduser. Ang mga contact transducer ay karaniwang ginagamit para sa paghahanap ng mga walang bisa at basag sa labas na bahagi ng isang bahagi pati na rin ang pagsukat ng kapal. Angle transducers ng anggulo ay gumagamit ng prinsipyo ng pagsasalamin at pag-convert ng mode upang makagawa ng repraktibong shear o paayon na alon sa materyal na pagsubok.
Ang mga pagkaantala ng linya ng transduser ay iisang elemento na paayon na mga transduser ng alon na ginamit kasabay ng isang pamalit na linya ng pagkaantala. Isa sa mga kadahilanan para sa pagpili ng isang pagkaantala ng linya ng transducer ay ang pagpapalutas sa malapitan na ibabaw ay maaaring mapabuti. Pinapayagan ng pagka-antala ang elemento na huminto sa pag-vibrate bago matanggap ang isang senyas ng pagbabalik mula sa salamin.
Ang mga pangunahing bentahe na inaalok ng mga transduser ng pagsasawsaw kaysa sa mga transduser ng contact ay ang Uniform na pagkabit ay binabawasan ang mga pagkakaiba-iba ng pagiging sensitibo, Pagbawas sa oras ng pag-scan, at pinapataas ang pagiging sensitibo sa mga maliliit na salamin.
Pagpapatakbo ng mga ultrasonic sensor:
Kapag ang isang de-koryenteng pulso ng mataas na boltahe ay inilapat sa ultrasonic transducer kumikinig ito sa isang tukoy na spectrum ng mga frequency at bumubuo ng isang pagsabog ng mga alon ng tunog. Tuwing may anumang sagabal na maunahan ng ultrasonic sensor ang mga sound wave ay makikita sa likod ng anyo ng echo at bumubuo ng isang electric pulse. Kinakalkula nito ang oras na ginugol sa pagitan ng pagpapadala ng mga sound wave at pagtanggap ng echo. Ang mga pattern ng echo ay ihinahambing sa mga pattern ng mga sound wave upang matukoy ang kalagayan ng napansin na signal.
3 Mga application na kinasasangkutan ng pagtuklas ng Ultrasonic:
Ang distansya ng mga balakid o discontinuities sa mga metal ay nauugnay sa tulin ng mga alon ng tunog sa isang daluyan na kung saan dumadaan ang mga alon at ang oras na ginugol para sa pagtanggap ng echo. Samakatuwid ang pagtuklas ng ultrasonik ay maaaring magamit para sa paghahanap ng mga distansya sa pagitan ng mga maliit na butil, para sa pagtuklas ng mga hindi pagtuloy sa mga metal at para sa pagpapahiwatig ng antas ng likido.
- Pagsukat sa Distansya ng Ultrasonic
Ginagamit ang mga sensor ng ultrasonic para sa mga application ng pagsukat ng distansya. Ang mga gadget na ito ay regular na nagpapadala ng isang maikling pagsabog ng tunog na ultrasonic sa isang target, na sumasalamin ng tunog pabalik sa sensor. Sinusukat ng system ang oras para bumalik ang echo sa sensor at kinukwenta ang distansya sa target gamit ang bilis ng tunog sa loob ng daluyan.
Ang iba't ibang mga uri ng mga transduser ay ginagamit sa loob ng pang-industriya na naa-access na mga ultrasonic na aparato sa paglilinis. Ang isang ultrasonic transducer ay nakakabit sa isang stainless steel pan na puno ng pantunaw at isang square square ang inilalapat dito, na nagbibigay ng enerhiya na panginginig sa likido.
Ultrasonic Distance Sensor
Ang mga sensor ng distansya ng ultrasonic ay sumusukat sa distansya gamit ang sonar isang ultrasonik (na nasa itaas ng pandinig ng tao) na matalo ay naihatid mula sa yunit at ang distansya mula sa target ay natutukoy sa pamamagitan ng pagsukat ng oras na kinakailangan para sa pagbabalik ng echo. Ang output mula sa ultrasonic sensor ay isang variable-width beat na ihinahambing sa distansya sa target.
8 Mga Tampok ng Ultrasonic Distance Sensor:
- Supply boltahe: 5V (DC).
- Kasalukuyang supply: 15mA.
- Dalas ng modulasyon: 40Hz.
- Output: 0 - 5V (Mataas na output kapag nakita ang saklaw sa saklaw).
- Angle ng Beam: Max 15 degree.
- Distansya: 2cm - 400cm.
- Ganap na Kawastuhan: 0.3cm.
- Komunikasyon: Positibong TTL pulso.
Pagpapatakbo ng Ultrasonic distansya Sensor:
Ang module ng ultrasonic sensor ay binubuo ng isang transmiter at isang tatanggap. Ang transmitter ay maaaring maghatid ng 40 KHz ultrasonic na tunog habang ang maximum na tatanggap ay dinisenyo upang tanggapin lamang ang 40 KHz sound waves. Ang sensor ng ultrasonic ng tatanggap na itinatabi sa tabi ng transmiter ay dapat makatanggap ng nakalarawan na 40 KHz, kapag ang module ay nakaharap sa anumang balakid sa harap. Kaya't tuwing may anumang mga hadlang na nauna sa modyul na ultrasonic kinakalkula nito ang oras na kinuha mula sa pagpapadala ng mga signal sa pagtanggap sa kanila dahil ang oras at distansya ay nauugnay para sa mga tunog ng alon na dumadaan sa daluyan ng hangin sa 343.2m / sec. Sa pagtanggap ng programa ng signal MC habang naisakatuparan ay ipinapakita ang data ibig sabihin ang distansya na sinusukat sa isang LCD na interfaced sa microcontroller sa cms.
Circuit ng Sensor ng Distansya ng Ultrasonic
Katangian, ang mga application ng robotics ay napakapopular ngunit mahahanap mo rin ang produktong ito na maging kapaki-pakinabang sa mga security system o bilang isang infrared replacement kung ninanais.
- Ultrasonic transducer para sa pagtuklas ng antas ng tubig
Pagtuklas ng Ultrasonic
I-block ang diagram para sa contactless antas ng likido na kontrolado
walang contact contact level ng likido
Ipinapakita ng diagram ng circuit sa itaas ang walang contact contact level ng likido sa diagram na ito ang module ng ultrasonic sensor ay nakipag-interfaced sa microcontroller. Kailanman ang distansya ng antas na sinusukat sa cm ay nahuhulog sa ibaba ng isang itinakdang punto ang bomba ay nagsisimula sa pamamagitan ng pag-unawa ng signal na lalabas at pagtanggap ng antas na paparating sa ultrasonic transducer na pinakain sa microcontroller. Kapag natanggap ng microcontroller ang signal mula sa ultrasonic transducer ay pinapagana nito ang relay sa pamamagitan ng isang MOSFET na nagpapatakbo ng pump ON o OFF.
- Pagtuklas ng Ultrasonic Obstacle
Ginagamit ang mga sensor ng ultrasonic upang makita ang pagkakaroon ng mga target at upang masukat ang distansya sa mga target sa maraming robot na pagproseso ng mga halaman at proseso ng mga halaman. Ang mga sensor na may ON o OFF digital output ay magagamit para sa pagtuklas ng pagkakaroon ng mga bagay at sensor na may isang analog output na nagbabago kaugnay ng sensor sa target na distansya ng paghihiwalay ay magagamit na komersyal.
Ang ultrasonikong sensor ng balakid ay binubuo ng isang hanay ng mga ultrasonic na tatanggap at transmiter na gumana sa parehong dalas. Ang puntong kapag ang isang bagay na gumagalaw sa zone ay nag-secure ng pinong offset ng circuit ay pinalala at ang buzzer / alarm ay na-trigger.
Ultrasonic Obstacle Sensor
Mga Tampok:
- Pagkonsumo ng kuryente na 20mA
- Pulse in / out na komunikasyon
- Makitid na anggulo ng pagtanggap
- Nagbibigay ng eksaktong, hindi pagtantya na mga pagtatantya ng paghihiwalay sa loob ng 2cm hanggang 3m
- Ang LED point ng pagsabog ay nagpapakita ng mga pagtatantya sa pagsulong
- Ginagawa ng 3-pin header na simple upang ikonekta ang paggamit ng isang link ng pag-unlad ng servo
Mga pagtutukoy:
- Suplay ng kuryente: 5V DC
- Kasalukuyang Quiescent:<15mA
- Epektibong anggulo:<15°
- Saklaw na distansya: 2cm - 350 cm
- Resolusyon: 0.3 cm
- Siklo ng output: 50ms
Nakita ng sensor ang mga bagay sa pamamagitan ng paglabas ng isang maikling pagsabog ng ultrasonic at pagkatapos ay pakikinig para sa eco. Sa ilalim ng kontrol ng isang host microcontroller, ang sensor ay nagpapalabas ng isang maikling pagsabog ng 40 kHz. Ang mga pakikipagsapalaran na pagsabog o paglalakbay sa pamamagitan ng hangin ay tumama sa isang artikulo at pagkatapos nito ay tumalbog muli sa sensor.
Ang sensor ay nagbibigay ng isang output pulse sa host na magwawakas kapag nakita ang echo samakatuwid ang lapad ng isang pulso sa susunod ay kinuha sa pagkalkula ng isang programa upang magbigay ng mga resulta sa distansya ng object.
Ngayon naintindihan mo na ang mga aplikasyon at pangunahing konsepto ng pagtuklas ng ultrasonic kung may mga query sa paksang ito o sa elektrikal at walang contact contact level ng likido iwanan ang seksyon ng mga komento sa ibaba.
