تطبيق محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية في الأتمتة الصناعية

أمثلة تطبيقية نموذجية لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

 

كانت أجهزة استشعار محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية تعتبر صعبة للغاية أو مكلفة للغاية في التشغيل، ولكن مع انخفاض التكلفة وسهولة الاستخدام، قام المزيد والمزيد من المصممين الميكانيكيين بدمج أجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية في تصميم الآلات. تشمل مجالات التطبيق الصناعي لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الكشف عن ظروف التعبئة، والكشف عن الأجسام والمواد العاكسة، والتحكم في تمدد الحبال الحلقية وقياس المسافات، وفيما يلي بعض أمثلة التطبيق:

 

في ورشة التعبئة، افحص الزجاجة

 

النقاط الرئيسية لاختيار أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية:

 

النطاق والحجم، سيؤثر حجم الكائن المكتشف على النطاق الفعال لل محول نطاق الموجات فوق الصوتية ، يجب أن يكتشف المستشعر مستوى معين من الموجات الصوتية لإثارة إشارات الإخراج، ويمكن للكائن الأكبر أن يعكس معظم الموجات الصوتية إلى المستشعر، لذلك يمكن للمستشعر استشعار الكائن ضمن حدوده، ويمكن للكائن الصغير أن يعكس عددًا قليلًا جدًا من الموجات الصوتية، وبالتالي تقليل نطاق الاستشعار بشكل كبير.

 

الكائن المراد قياسه، الكائن المثالي الذي يمكن اكتشافه بواسطة يجب أن تكون محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية pzt عبارة عن جسم كبير ومسطح وعالي الكثافة، ويتم وضعه عموديًا في مواجهة سطح الاستشعار الخاص بالمستشعر. يصعب اكتشافها هي تلك التي تكون مساحتها A صغيرة جدًا، أو تكون مصنوعة من مادة ماصة للصوت، مثل البلاستيك الرغوي، أو لها زاوية تواجه المستشعر. يمكن تعليم بعض الكائنات التي يصعب اكتشافها على سطح خلفية الكائن أولاً، ثم الاستجابة للكائن الموضوع بين المستشعر والخلفية.

 

عند استخدامه لقياس السائل، يجب أن يواجه سطح السائل مستشعر الموجات فوق الصوتية عموديًا. إذا كان سطح السائل غير مستوي للغاية، فيجب تعديل وقت استجابة المستشعر لفترة أطول. وسوف يقوم بحساب متوسط ​​هذه التغييرات ويمكنه مقارنة القراءة الثابتة. يختار. مع تحسن مستوى الأتمتة الصناعية في العالم، هناك المزيد والمزيد من التطبيقات المعقدة، والتي تطرح أيضًا متطلبات متزايدة وأعلى لوظائف أجهزة الاستشعار. وفي هذا السياق ظهرت أجهزة الاستشعار بأنواعها ومبادئها المختلفة، وأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية إحداها.

 

أول شيء يجب شرحه هو ما هي الموجات فوق الصوتية: نعلم جميعًا أن الصوت ينتج عن الاهتزاز. إنها نوع من الموجات التي تنتشر في اتجاهات أخرى على شكل اهتزاز في الهواء أو الوسائط الأخرى. موجات صوتية محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية التي يتراوح ترددها بين 20 هرتز و20 كيلو هرتز. لا يمكن للأذن البشرية التعرف على لذلك نسمي الموجات الصوتية ذات تردد اهتزاز أعلى من 20 كيلو هرتز موجات فوق صوتية. يتميز بخصائص التردد العالي، الطول الموجي القصير، ظاهرة الحيود الصغيرة، وخاصة الاتجاه الجيد، والانتشار الاتجاهي. ستنتج الموجات فوق الصوتية انعكاسًا كبيرًا عندما تواجه شوائب أو واجهات لتكوين أصداء. أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هي أجهزة استشعار تعمل على تحويل إشارات الموجات فوق الصوتية إلى إشارات طاقة أخرى، وعادة ما تكون إشارات كهربائية.

 

من حيث المبدأ، يمكن تقسيم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية إلى أربع فئات: أجهزة استشعار القياس بالموجات فوق الصوتية، وأجهزة استشعار القرب بالموجات فوق الصوتية، وأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ذات اللوحة العاكسة، وأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية MARPOSS عبر الشعاع. من بين هذه الأنواع الأربعة من المنتجات، فإن الألواح العاكسة بالموجات فوق الصوتية والموجات فوق الصوتية عبر الشعاع لها نفس مبدأ انعكاس المرآة والكهروضوئية عبر الشعاع في أجهزة الاستشعار الكهروضوئية، وهي بسيطة جدًا ولا تحتاج إلى مزيد من التعريف.

 

يعد مستشعر المدى بالموجات فوق الصوتية ومستشعر القرب بالموجات فوق الصوتية الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا. مبادئ عملهما هي نفسها، فيما عدا أن أحد المخرجات هو قيمة تبديل والآخر قيمة تناظرية. المبدأ هو كما يلي:

 

وضع الإطلاق:

 

1. يقوم المستشعر بتوليد مجموعة من الموجات/النبضات الصوتية تحت تأثير المذبذب الإلكتروني، ومن ثم يتم إرسال هذه الموجات الصوتية إلى الهواء المحيط.

 

2. تنتقل الموجات الصوتية من المستشعر إلى الهدف.

 

3. قم بتبديل المستشعر إلى وضع الاستلام.

 

وضع الاستلام:

1. يعود جزء من الصدى المنعكس عن الجسم إلى المستشعر.

 

2. يقوم المعالج الدقيق للمستشعر بحساب الوقت المستخدم للإرسال والاستقبال. (إذا كانت سرعة الصوت في الوسط هي v، فإن المسافة بين المستشعر والهدف هي: S=v*t/2)

 

3. يقوم المعالج الدقيق بتشغيل إشارة الإخراج لعرض المسافة أو قيمة التبديل.

 

بهذه الطريقة، تكتمل عملية العمل الكاملة، والمبدأ بسيط جدًا أيضًا.

 

التالي هو مسألة التطبيق. بالرغم من يمكن لمستشعرات محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية وأجهزة الاستشعار الكهروضوئية أن تحل محل بعضها البعض في بعض التطبيقات، وفي معظم الأحيان تكون متكاملة في الواقع.

 

مزايا أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية على أجهزة الاستشعار الكهروضوئية:

 

يمكنه تجاوز العوائق الصغيرة (مثل الغبار، ولا يُسمح مطلقًا باستخدام الطاقة الكهروضوئية في هذه البيئة).

 

يمكن قياس موقف السائل. (على سبيل المثال لمراقبة مستوى السائل)

 

يمكن قياس الأجسام الشفافة. (مثل وجود أو عدم وجود الزجاج أو معلومات الإزاحة)

 

لا يتأثر بلون سطح الجسم. (الأسطح المظلمة للغاية أو الساطعة للغاية)

 

يمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية في البيئات الزيتية. (حتى لو كان هناك زيت متناثر على سطح الاستشعار، فإن المستشعر لا يزال يعمل بشكل طبيعي، ولكن إذا رش الزيت على سطح الإرسال والاستقبال للمستشعر الكهروضوئي، فلن يعمل الكهروضوئي)