Chyba a bezpečnostní opatření ultrazvukového snímače vzdálenosti

V průmyslu je typickou aplikací ultrazvukových snímačů vzdálenosti nedestruktivní testování kovů a ultrazvukové měření tloušťky. V minulosti mnoha technologiím bránila neschopnost detekovat vnitřek objektů a nástup technologie ultrazvukového snímání tuto situaci změnil. Samozřejmě je na různých zařízeních pevně namontováno více ultrazvukových senzorů, které umožňují zachytit signály, které lidé potřebují. V budoucích aplikacích bude ultrazvuk kombinován s informačními technologiemi a novými materiálovými technologiemi a objeví se inteligentnější a vysoce citlivé ultrazvukové senzory.

Ultrazvukové dálkové ovládání může ovládat domácí spotřebiče a osvětlení. Malý ultrazvukový senzor (Φ12-Φ16), pracovní frekvence je 40KHZ, vzdálenost dálkového ovládání je asi 10 metrů. Přenos dálkového ovládání, jedná se o oscilátor složený z obvodu 555 časové základny, pro nastavení potenciometru 10K, díky čemuž je snímač frekvence oscilace 40KHZ připojen ke 3. noze, když je stisknuto tlačítko, je vyslána ultrazvuková vlna a obvod je přijímán. Napájecí zdroj je snížen o 220V, usměrněn, filtrován a regulován tak, aby bylo dosaženo provozního napětí 12V. Protože se jedná o neizolovaný zdroj, měl by být celý obvod zabalen v plastovém pouzdře, aby nedošlo k úrazu elektrickým proudem (pozor také při ladění). Signál je přijímán ultrazvukovým přijímačem a zesílen Q1 a Q2 (rezonanční tanky L a C jsou naladěny na 40 kHz). Zesílený signál spouští bistabilní obvod složený z Q3 a Q4 a Q5 a LED se používají jako izolace spouště a lze je rozsvítit. Protože je bistabilní stav při spuštění náhodný, je přidáno tlačítko Clear. 

Spouštěcí signál výstupu Q5 zapne triak a zapne se zátěž. Chcete-li načíst otevřený okruh, stiskněte jednou tlačítko odeslání. Indikace a regulátor hladiny kapaliny. Protože ultrazvuková vlna má ve vzduchu určitý útlum, signál snímače ultrazvukového snímače vzdálenosti vysílaný k hladině kapaliny a odražený zpět od hladiny kapaliny souvisí s hladinou kapaliny. Čím vyšší je poloha hladiny kapaliny, tím větší je signál; čím nižší je hladina kapaliny. Signál je malý. Přijímaný signál je zesílen BG1 a BG2 a usměrněn na stejnosměrné napětí pomocí D1 a D2. Když je napětí 4,7 kΩ, které převyšuje spínací napětí BG3, protéká proud BG3 a ampérmetr ukazuje, že proud souvisí s hladinou kapaliny. Když je hladina kapaliny nižší než nastavená hodnota, je výstup komparátoru nízký. BG neprovádí. Pokud hladina kapaliny stoupne do určené polohy, komparátor se překlopí a vydá vysokou hladinu. BG se zapne, J se nasaje a spínač infuze lze vypnout elektromagnetickým ventilem, aby se dosáhlo účelu ovládání.

Test hladiny kapaliny je základním principem ultrazvukového měření hladiny kapaliny: ultrazvukový pulzní signál vysílaný ultrazvukovým senzorem pro měření vzdálenosti se šíří v plynu, který se odráží po rozhraní mezi vzduchem a kapalinou a přijímá signál ozvěny po přijetí signálu echa. Čas, můžete převést vzdálenost nebo hladinu kapaliny. Ultrazvukové metody měření mají mnoho výhod, kterým se jiné metody nevyrovnají: (1) bez jakýchkoliv součástí mechanického přenosu, ani s kapalinou, která má být testována, je to bezkontaktní měření, které se nebojí elektromagnetického rušení a silných korozivních kapalin, jako jsou kyseliny a zásady, takže výkon je stabilní, vysoká spolehlivost a dlouhá životnost; (2) Jeho krátká doba odezvy usnadňuje realizaci měření v reálném čase bez hystereze.

Snímač vzdálenosti měřící převodník se používá v provozu systému na frekvenci cca 40 kHz. Ultrazvukový impuls je vysílán vysílacím senzorem a povrch kapaliny se odráží a vrací zpět do přijímacího senzoru, aby se změřila doba, po kterou je ultrazvukový impuls přenesen z přijímače do přijímače. Podle rychlosti zvuku v médiu lze získat vzdálenost od senzoru k povrchu kapaliny. K určení hladiny kapaliny. Vezmeme-li v úvahu vliv okolní teploty na rychlost šíření ultrazvuku, je rychlost šíření správná metodou teplotní kompenzace, aby se zlepšila přesnost měření. Výpočtový vzorec je: V=331,5+0,607T .Kde: V je rychlost šíření ultrazvukové vlny ve vzduchu; T je teplota okolí.S=V ×t/2=V×(t1-t0)/2 Kde: S je měřicí vzdálenost; t je časový rozdíl mezi vysláním ultrazvukového impulsu a přijetím jeho ozvěny; t1 je doba příjmu ultrazvukového echa; t0 je doba přenosu ultrazvukového impulsu. Pomocí snímací funkce MCU je vhodné měřit čas t0 a čas t1. Podle výše uvedeného vzorce lze měřicí vzdálenost S získat softwarovým programováním. Protože MCU systému vybírá procesor se smíšeným signálem s charakteristikami SOC a integruje do něj teplotní senzor, lze teplotní kompenzaci senzoru pohodlně realizovat pomocí softwaru.

Opatření:

1: Pro zajištění spolehlivosti a dlouhé životnosti nepoužívejte snímač venku nebo nad jmenovitou teplotou.
2: Vzhledem k tomu, že ultrazvukový senzor používá jako přenosové médium vzduch, odraz a lom na hranici může způsobit poruchu, když je místní teplota odlišná, a detekční vzdálenost se může také změnit, když fouká vítr. Senzory by se proto neměly používat vedle zařízení, jako jsou nucené ventilátory.
3: Trysky vystřikované ze vzduchových trysek mají více frekvencí, a proto ovlivňují senzor a neměly by být používány v blízkosti senzoru.
4: Kapky vody na povrchu senzoru zkracují detekční vzdálenost.
5: Materiály jako jemný prášek a bavlněné příze nelze detekovat, když pohlcuje zvuk (reflexní senzor).
6: Senzory nelze používat ve vakuu nebo v prostředí chráněném proti výbuchu.
7: Nepoužívejte senzor v oblastech s párou; atmosféra v této oblasti je nerovnoměrná. což způsobí teplotní gradient, který způsobí chyby měření.

Problém s expozicí:

Aplikace ultrazvukového snímače vzdálenosti je jednoduchá, pohodlná a levná. Současné ultrazvukové senzory však mají některé nevýhody, jako jsou problémy s odrazem, šumem a problémy s výhybkou. Problém s odrazem je v tom, že pokud je detekovaný objekt vždy ve správném úhlu, ultrazvukový senzor získá správný úhel. Ale bohužel při skutečném použití lze jen málo detekujících objektů správně detekovat.

V převodníku může být několik chyb: