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Cose da sapere sui sensori a ultrasuoni
I sensori a ultrasuoni svolgono un'ampia gamma di attività, anche se per lo più lavorano in modo nascosto. Infatti, non possiamo ascoltare gli ultrasuoni, per l'udito umano le frequenze utilizzate sono troppo alte. Molti lo conoscono, ad esempio, dal proprio veicolo, cioè sotto forma di controllo della distanza di parcheggio, che viene realizzato tramite i sensori a ultrasuoni montati nei paraurti.
Cos'è un sensore ad ultrasuoni?
Quali sono i tipi e i modelli di costruzione?
Criteri di acquisto per i sensori a ultrasuoni - cosa è importante?
Il nostro consiglio pratico: il riflettore
FAQ - domande frequenti sui sensori a ultrasuoni
Conclusione: Come acquistare il sensore a ultrasuoni adatto
Cos'è un sensore ad ultrasuoni?
Ultrasuoni è il termine usato per descrivere le frequenze sopra i 16 kHz circa, che è anche approssimativamente la frequenza limite superiore che noi umani - a seconda dell'età e della capacità uditiva - possiamo quasi percepire.
La particolarità degli ultrasuoni è che questi impulsi di segnale possono essere integrati in modo relativamente buono e possono quindi essere ottenuti una portata corrispondente più ampia.
I sensori a ultrasuoni generano e ricevono onde a ultrasuoni principalmente con l'aiuto di materiali piezoelettrici. Nella sua modalità di funzionamento come trasmettitore, una tensione elettrica alternata fa oscillare un disco piezoelettrico, per cui le onde sonore vengono irradiate perpendicolarmente alla superficie dell'oscillatore.
Nell'applicazione come ricevitore questo funziona esattamente al contrario, gli impulsi sonori vibranti ad alta frequenza eccitano il disco piezoelettrico ad oscillare, che genera un segnale elettrico. Il sensore a ultrasuoni rileva solo la frequenza corrispondente alla propria frequenza, in modo che il rumore fastidioso proveniente da altre fonti sia nascosto dal sensore.
Quali sono i tipi e i modelli di costruzione?
I sensori a ultrasuoni sono disponibili per diverse applicazioni in diversi tipi di costruzione e modelli.
La variante più semplice rappresenta dischi trasduttori a ultrasuoni puri senza il proprio alloggiamento. I ricevitori a ultrasuoni registrano solo gli ultrasuoni e non inviano neanche un segnale attivo, la loro modalità di funzionamento è impostata come sensore fisso.
I trasmettitori a ultrasuoni vengono utilizzati quando è necessaria solo la generazione di ultrasuoni e non è necessaria alcuna funzione di ricezione o avviene tramite ricevitori separati.
I sensori a ultrasuoni combinati possono funzionare in entrambe le modalità di funzionamento, si combinano come sensore trasmettitore e ricevitore in un unico alloggiamento.
Oltre a questi sensori a ultrasuoni sono disponibili moduli completi, già pronti all'uso come sensore. Questi includono sensori a riflessione diffusa ad ultrasuoni, misuratori di livello, barriere ad ultrasuoni, rilevatori di movimento, misuratori di portata ad ultrasuoni e nebulizzatori ad ultrasuoni che atomizzano liquidi o mezzi polverosi.
Criteri di acquisto per i sensori a ultrasuoni - cosa è importante?
Se si sostituisce un sensore a ultrasuoni difettoso, i parametri elettrici devono essere il più possibile identici alla parte difettosa. Valori diversi portano al non funzionamento o a valori di misurazione diversi. Quando si utilizza in ambito automotive e in altre applicazioni in cui si possono prevedere condizioni ambientali avverse, è obbligatorio l'utilizzo di sensori incapsulati. Altrettanto importanti sono l'intervallo di temperatura consentito e la resistenza alle vibrazioni.
La nostra buona pratica
Se necessario un sensore per ultrasuoni, può essere azionato in modalità combinata di trasmissione e ricezione, è necessario corpo come riflettore. Questi sono in linea di principio la maggior parte degli oggetti con una superficie liscia e dura e uno spessore sufficiente della parete.
La portata e l'affidabilità ottenibile sono strettamente dipendenti dalla natura della superficie riflettente. In genere non adatto per un sensore a ultrasuoni, le superfici fonoassorbenti come piastre di schiuma a pori aperti, tessuti, pellicole sottili, materiali fortemente ruvidi o irregolari, materiali sfusi e superfici inclinate per l'invio/il ricevitore e deviare le onde sonore in un'altra direzione. In caso di dubbio, è necessario eseguire test di utilizzo per garantire un funzionamento affidabile nella pratica.
FAQ - domande frequenti sui sensori a ultrasuoni
Come può un sensore a ultrasuoni inviare e ricevere contemporaneamente?
Lo sfondo di questo funzionamento è la suddivisione temporale della funzione di trasmissione e ricezione. Un circuito elettronico corrispondente controlla periodicamente il sensore a ultrasuoni come trasmettitore nel tempo impostato. Nelle pause di trasmissione viene attivata la ricezione.
In che modo un sensore a ultrasuoni misura la distanza senza contatto?
Grazie alla differenza temporale misurata tra gli impulsi di trasmissione e ricezione ("differenza di durata"), la distanza dalle superfici riflettenti può essere determinata in modo relativamente preciso. Allo stesso modo è possibile rilevare i movimenti tramite il cosiddetto effetto doppio e determinare la velocità dell'oggetto con il sensore.
Quanto è precisa la misurazione di una distanza con un sensore a ultrasuoni?
Oltre alla precisione del circuito di valutazione, la densità dell'aria e l'umidità dell'aria giocano un certo ruolo nella misurazione tramite ultrasuoni, poiché influenzano la velocità del suono di circa 343 m/s a 20 °C in aria normale a pressione normale. Maggiore è la distanza dall'oggetto e maggiori sono le deviazioni rispetto alle condizioni standard, maggiore è il flusso di queste leggi fisiche come errori aggiuntivi nella misurazione.
Fino a quale distanza è possibile misurare con i sensori a ultrasuoni?
I sensori a ultrasuoni per applicazioni industriali che rilevano oggetti e distanze lavorano per lo più in un intervallo di pochi millimetri fino a circa 0,5 metri di distanza. Gli strumenti di misurazione della distanza a ultrasuoni possono misurare la distanza da un oggetto ben sonico di dimensioni sufficienti fino a circa 20 metri di distanza.
Conclusione: Come acquistare il sensore a ultrasuoni adatto
Quando si utilizza in ambienti abitati e in ambienti tranquilli, si consiglia di utilizzare frequenze di lavoro il più possibile nettamente al di sopra di 20 kHz, per evitare eventuali frequenze udibili e quindi disturbi acustici.
I moduli già montati (pulsanti riflettenti, barriere riflettenti, moduli sensore microfono, ecc.) possono essere utilizzati immediatamente e rendono superflui i complessi sviluppi interni. Un sensore che combina trasmettitore e ricevitore è salvaspazio e ha inoltre il vantaggio che gli assi del suono inviato e ricevuto non hanno uno scostamento l'uno rispetto all'altro. In questo modo non è più necessario un ingombrante allineamento tra trasmettitore e ricevitore, né un eventuale adeguamento.