Penerapan transduser ultrasonik dalam Otomasi Industri

Contoh aplikasi khas sensor ultrasonik

 

Sensor transduser ultrasonik pernah dianggap terlalu sulit atau terlalu mahal untuk dioperasikan, namun dengan pengurangan biaya dan kemudahan penggunaan, semakin banyak perancang mekanik yang memasukkan sensor ultrasonik ke dalam desain mesin. Area aplikasi industri sensor ultrasonik meliputi pendeteksian kondisi pengisian, pendeteksian benda dan zat yang memantulkan cahaya, pengendalian pemuaian tali lingkar dan pengukuran jarak, berikut beberapa contoh penerapannya:

 

Di bengkel pengisian, periksa botolnya

 

Poin-poin penting untuk pemilihan sensor ultrasonik:

 

Jangkauan dan ukuran, besar kecilnya objek yang terdeteksi akan mempengaruhi jangkauan efektifnya transduser jangkauan ultrasonik , sensor harus mendeteksi tingkat gelombang suara tertentu agar tereksitasi menjadi sinyal keluaran, objek yang lebih besar dapat memantulkan sebagian besar gelombang suara ke sensor, sehingga sensor dapat Objek dirasakan dalam batasnya, dan objek kecil hanya dapat memantulkan gelombang suara yang sangat sedikit, sehingga mengurangi jangkauan penginderaan secara signifikan.

 

Objek yang akan diukur, objek ideal yang dapat dideteksi oleh transduser ultrasonik pzt harus berupa benda besar, datar, berkepadatan tinggi, ditempatkan secara vertikal menghadap permukaan penginderaan sensor. Yang sulit dideteksi adalah yang luas Anya sangat kecil, atau terbuat dari bahan penyerap suara, seperti plastik busa, atau memiliki sudut menghadap sensor. Beberapa objek yang sulit dideteksi dapat diajarkan ke permukaan latar belakang objek tersebut terlebih dahulu, kemudian direspon oleh objek yang ditempatkan di antara sensor dan latar belakang.

 

Saat digunakan untuk pengukuran cairan, permukaan cairan harus menghadap sensor ultrasonik secara vertikal. Jika permukaan cairan sangat tidak rata, waktu respons sensor harus disesuaikan lebih lama. Ini akan menghitung rata-rata perubahan ini dan dapat membandingkan pembacaan tetap. Memilih. Dengan meningkatnya tingkat otomasi industri di dunia, terdapat semakin banyak aplikasi kompleks, yang juga menuntut semakin banyak persyaratan untuk fungsi sensor. Dalam konteks ini, berbagai jenis dan prinsip sensor telah bermunculan, dan sensor ultrasonik adalah salah satunya.

 

Hal pertama yang harus dijelaskan adalah apa itu gelombang ultrasonik: Kita semua tahu bahwa suara dihasilkan oleh getaran. Merupakan sejenis gelombang yang merambat ke arah lain dalam bentuk getaran di udara atau media lain. Gelombang suara dari transduser ultrasonik pzt dengan frekuensi antara 20Hz dan 20kHz tidak dapat dikenali oleh telinga manusia. Jadi kita menyebut gelombang suara dengan frekuensi getaran lebih tinggi dari gelombang ultrasonik 20kHz. Ia memiliki karakteristik frekuensi tinggi, panjang gelombang pendek, fenomena difraksi kecil, terutama arah yang baik, dan propagasi terarah. Gelombang ultrasonik akan menghasilkan pantulan yang signifikan ketika bertemu dengan pengotor atau antarmuka sehingga membentuk gema. Sensor ultrasonik adalah sensor yang mengubah sinyal ultrasonik menjadi sinyal energi lain, biasanya sinyal listrik.

 

Pada prinsipnya sensor ultrasonik dapat dibagi menjadi empat kategori: sensor pengukur ultrasonik, sensor jarak ultrasonik, sensor ultrasonik pelat reflektif, dan sensor ultrasonik MARPOSS through-beam. Di antara keempat jenis produk ini, ultrasonik pelat reflektif dan ultrasonik sinar tembus memiliki prinsip yang sama dengan pantulan cermin dan fotolistrik sinar tembus pada sensor fotolistrik, yang sangat sederhana dan tidak memerlukan pengenalan lebih lanjut.

 

Sensor jangkauan ultrasonik dan sensor jarak ultrasonik adalah yang paling umum dan banyak digunakan. Prinsip kerjanya sama, hanya saja satu keluaran merupakan nilai saklar dan keluaran lainnya merupakan nilai analog. Prinsipnya adalah sebagai berikut:

 

Modus peluncuran:

 

1. Sensor menghasilkan sekumpulan gelombang/pulsa suara di bawah aksi osilator elektronik, dan kemudian gelombang suara ini dikirim ke udara sekitar.

 

2. Gelombang suara diteruskan dari sensor ke sasaran.

 

3. Alihkan sensor ke mode penerimaan.

 

Modus penerimaan:

1. Sebagian gema yang dipantulkan benda kembali ke sensor.

 

2. Mikroprosesor sensor menghitung waktu t yang digunakan untuk transmisi dan penerimaan. (Jika cepat rambat bunyi dalam medium v, maka jarak antara sensor dan sasaran adalah: S=v*t/2)

 

3. Mikroprosesor menggerakkan sinyal keluaran untuk menampilkan jarak atau nilai sakelar.

 

Dengan cara ini, proses kerja yang lengkap selesai, dan prinsipnya juga sangat sederhana.

 

Berikutnya adalah pertanyaan tentang penerapan. Meskipun sensor transduser tingkat ultrasonik dan sensor fotolistrik dapat saling menggantikan dalam beberapa aplikasi, seringkali keduanya saling melengkapi.

 

Keunggulan sensor ultrasonik dibandingkan sensor fotolistrik:

 

Dapat melewati rintangan kecil (seperti debu, fotolistrik sama sekali tidak diperbolehkan di lingkungan ini).

 

Dapat mengukur posisi cairan. (misalnya untuk pemantauan level cairan)

 

Dapat mengukur benda transparan. (seperti ada tidaknya kaca atau informasi perpindahan)

 

Tidak terpengaruh oleh warna permukaan benda. (permukaan yang sangat gelap atau sangat terang)

 

Sensor ultrasonik dapat digunakan di lingkungan berminyak. (Bahkan jika ada percikan minyak pada permukaan penginderaan, sensor masih dapat bekerja secara normal, tetapi jika minyak memercik pada permukaan pemancar dan penerima sensor fotolistrik, fotolistrik tidak akan berfungsi)