अल्ट्रासोनिक सेंसर रेंजिंग माप विधि का विस्तृत विवरण

दैनिक उत्पादन और जीवन में, अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर का उपयोग मुख्य रूप से कार रिवर्सिंग रडार, रोबोट के चलने में स्वचालित बाधा से बचाव, निर्माण स्थलों और कुछ औद्योगिक स्थलों, जैसे तरल स्तर, कुएं की गहराई, पाइपलाइन की लंबाई आदि में किया जाता है, जिसके लिए स्वचालित गैर-संपर्क रेंजिंग की आवश्यकता होती है। वर्तमान में दो सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले अल्ट्रासोनिक रेंजिंग समाधान हैं। एक सिंगल चिप माइक्रो कंप्यूटर या एम्बेडेड उपकरण पर आधारित अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सिस्टम है, और दूसरा सीपीएलडी (कॉम्प्लेक्स प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस) पर आधारित अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सिस्टम है। अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर के संबंधित एप्लिकेशन डिज़ाइन को समझने के लिए, हमें पहले अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर के कार्य सिद्धांत को समझना होगा।

अल्ट्रासोनिक सेंसर का कार्य सिद्धांत

अल्ट्रासोनिक सेंसर ऐसे सेंसर होते हैं जो अल्ट्रासोनिक संकेतों को अन्य ऊर्जा संकेतों (आमतौर पर विद्युत संकेतों) में परिवर्तित करते हैं। अल्ट्रासाउंड 20 किलोहर्ट्ज़ से अधिक आवृत्ति के साथ लोचदार मीडिया में उत्पन्न यांत्रिक सदमे तरंग को संदर्भित करता है। इसमें मजबूत दिशा, धीमी ऊर्जा खपत और अपेक्षाकृत लंबी प्रसार दूरी की विशेषताएं हैं, इसलिए इसका उपयोग अक्सर गैर-संपर्क रेंजिंग के लिए किया जाता है। क्योंकि अल्ट्रासोनिक तरंग में तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों को भेदने की बहुत अच्छी क्षमता होती है, खासकर उन ठोस पदार्थों में जो सूर्य के प्रकाश के लिए अपारदर्शी होते हैं। जब अल्ट्रासोनिक तरंग अशुद्धता या इंटरफ़ेस से टकराती है, तो यह एक प्रतिध्वनि बनाने के लिए एक महत्वपूर्ण प्रतिबिंब उत्पन्न करेगी, और जब यह किसी चलती वस्तु से टकराती है तो यह डॉपलर प्रभाव उत्पन्न कर सकती है। , इसलिए अल्ट्रासोनिक रेंजिंग में पर्यावरण के लिए बेहतर अनुकूलन क्षमता है।

वर्तमान समय में इसके कई तरीके हैं अल्ट्रासोनिक मॉड्यूल दूरी सेंसर : जैसे कि राउंड-ट्रिप टाइम डिटेक्शन विधि, चरण डिटेक्शन विधि, और ध्वनिक तरंग आयाम डिटेक्शन विधि। अल्ट्रासोनिक सेंसर का सिद्धांत अल्ट्रासोनिक तरंगों की एक निश्चित आवृत्ति का उत्सर्जन करता है, जो वायु माध्यम से प्रसारित होता है, और माप लक्ष्य या बाधा तक पहुंचने के बाद वापस प्रतिबिंबित होता है। परावर्तन के बाद, अल्ट्रासोनिक रिसीवर पल्स प्राप्त करता है। इसमें लगने वाला समय राउंड-ट्रिप का समय है। राउंड-ट्रिप का समय अल्ट्रासोनिक तरंगों के प्रसार से संबंधित है। यात्रा की दूरी संबंधित है. परीक्षण संचरण समय दूरी प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए: मान लें कि मापी गई वस्तु और रेंजफाइंडर के बीच की दूरी है, मापा गया समय t/s है, और अल्ट्रासोनिक प्रसार वेग v/m·s-1 द्वारा व्यक्त किया गया है, तो एक संबंधपरक अभिव्यक्ति है (1)s=vt／2 (1) 

उच्च सटीकता आवश्यकताओं के मामले में, अल्ट्रासोनिक प्रसार वेग पर तापमान के प्रभाव पर विचार करने की आवश्यकता है, और त्रुटि को कम करने के लिए अल्ट्रासोनिक प्रसार वेग को सूत्र (2) के अनुसार ठीक किया जाना चाहिए।

v=331.4+0.607T (2) सूत्र में, T ℃ में वास्तविक तापमान है, और v माध्यम में अल्ट्रासोनिक की प्रसार गति m/s में है।

  

अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर का कार्य सिद्धांत

अल्ट्रासोनिक रेंजिंग का सिद्धांत एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर के माध्यम से अल्ट्रासोनिक तरंगों को एक निश्चित दिशा में प्रसारित करना है, और लॉन्च समय के साथ ही समय शुरू करना है। जब अल्ट्रासोनिक तरंगें हवा में फैलती हैं, तो बाधाओं का सामना करने पर वे तुरंत वापस लौट आएंगी। परावर्तित तरंग प्राप्त होने पर अल्ट्रासोनिक रिसीवर तुरंत समय बंद कर देता है। . अल्ट्रासोनिक दूरी मापने वाला सेंसर अल्ट्रासोनिक इको दूरी माप के सिद्धांत को अपनाता है और सेंसर और लक्ष्य के बीच की दूरी का पता लगाने के लिए सटीक समय अंतर माप तकनीक का उपयोग करता है। यह एक छोटे कोण और छोटे ब्लाइंड एरिया अल्ट्रासोनिक सेंसर को अपनाता है, जिसमें सटीक माप, कोई संपर्क नहीं, जलरोधक और संक्षारण, कम लागत और अन्य फायदे हैं। अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर की आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधि यह है कि एक विकिरण हेड एक प्राप्तकर्ता हेड से मेल खाता है, और एकाधिक ट्रांसमिटिंग हेड एक प्राप्तकर्ता हेड से मेल खाता है। अल्ट्रासोनिक दूरी माप की सरल, संचालित करने में आसान और गैर-क्षतिग्रस्त विशेषताओं के आधार पर, अल्ट्रासोनिक राउंड-ट्रिप समय को मापा जाना चाहिए। , आप दूरी प्राप्त कर सकते हैं। यह अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर का कार्य सिद्धांत है।

अल्ट्रासोनिक दूरी माप सेंसर मॉड्यूल, अल्ट्रासोनिक दूरी माप सेंसर मॉड्यूल में दो वैकल्पिक ट्रांसमिशन मोड हैं, अर्थात् फ्री रनिंग मोड: जब बिजली होती है, तो सेंसर स्वयं ट्रिगर और बर्स्ट सिग्नल भेजता है (बुनियादी अनुप्रयोगों के लिए); बाहरी ट्रिगर मोड: उन्नत अनुप्रयोगों के लिए बाहरी प्रणाली (नियंत्रक या प्रोसेसर सर्किट) नियंत्रण ट्रिगर सिग्नल, ये दो मोड विभिन्न उद्देश्यों के लिए उपयुक्त हैं, इसके अलावा, सेंसर में दो इनपुट पावर स्रोत भी शामिल हैं, एक कम वोल्टेज (5V) है जो प्रोसेसर सर्किट के लिए उपयुक्त है और दूसरा उच्च वोल्टेज (12V) नियंत्रक के लिए 3.5m (5V पर), 5m (12V पर) की बाधाओं की दूरी को मापने और डेटा भेजने के लिए UART संचार का उपयोग करने के लिए उपयुक्त है, रिज़ॉल्यूशन 5 मिमी के भीतर है। दूसरी ओर, विभिन्न अवसरों में, उपयोगकर्ता अपने परिवेश के अनुसार अलग-अलग सेटिंग मोड चुन सकते हैं, जैसे फ्री-रनिंग/यूएआरटी ट्रिगर/एक्सटर्नल ट्रिगर सेटिंग इत्यादि। साथ ही, वे यह भी तय कर सकते हैं कि परीक्षण यूएआरटी संचार बॉड दर सेटिंग के अनुसार रिंग बफर और आउटपुट का उपयोग करना है या नहीं। स्थिर ट्रांसमिशन और संवेदनशील रिसेप्शन सुनिश्चित करने के लिए सिग्नल में उच्च प्रदर्शन वाली ASIC चिप होती है। इसलिए, सेंसर और पीसी के बीच संचार डेटा प्रदर्शित करने के लिए 'इंटरफ़ेस बोर्ड' (आरएस232, पावर रेगुलेटर) का उपयोग करता है और वास्तविक को बदलने के लिए पीसी पर मॉनिटरिंग प्रोग्राम (सुपर टर्मिनल उपलब्ध है) का उपयोग करता है। प्राप्त करने वाला अल्ट्रासोनिक वास्तविक समय प्रवर्धन वास्तविक समय के अनुसार पहचान संकेत को टीटीएल-स्तरीय आयताकार सिग्नल (स्क्वायर वेव) में परिवर्तित करने के लिए यूएआरटी (एएससीआईआई, मिमी) आउटपुट दूरी का उपयोग करता है।