Applicazione del trasduttore ad ultrasuoni nell'automazione industriale

Esempi tipici di applicazione dei sensori ad ultrasuoni

 

Un tempo i sensori dei trasduttori a ultrasuoni erano considerati troppo difficili o troppo costosi da utilizzare, ma con la riduzione dei costi e la facilità d'uso, sempre più progettisti meccanici hanno incorporato i sensori a ultrasuoni nella progettazione delle macchine. Le aree di applicazione industriale dei sensori a ultrasuoni includono il rilevamento delle condizioni di riempimento, il rilevamento di oggetti e sostanze riflettenti, il controllo dell'espansione delle funi ad anello e la misurazione delle distanze, di seguito sono riportati alcuni esempi di applicazione:

 

Nell'officina di riempimento, ispezionare la bottiglia

 

Punti chiave per la selezione del sensore a ultrasuoni:

 

Portata e dimensione, la dimensione dell'oggetto rilevato influenzerà la portata effettiva dell'oggetto trasduttore di portata ultrasonica , il sensore deve rilevare un certo livello di onde sonore per essere eccitato ai segnali di uscita, un oggetto più grande può riflettere la maggior parte delle onde sonore al sensore, quindi il sensore può L'oggetto viene rilevato entro i suoi limiti e un oggetto piccolo può riflettere solo pochissime onde sonore, riducendo così significativamente la portata di rilevamento.

 

L'oggetto da misurare, l'oggetto ideale che può essere rilevato dal I trasduttori a ultrasuoni pzt devono essere un oggetto grande, piatto e ad alta densità, posizionato verticalmente di fronte alla superficie di rilevamento del sensore. Difficili da rilevare sono quelli la cui area A è molto piccola, oppure sono realizzati in materiale fonoassorbente, come la plastica espansa, o hanno un angolo rivolto verso il sensore. Alcuni oggetti difficili da rilevare possono essere prima appresi sulla superficie di sfondo dell'oggetto e poi rispondere all'oggetto posizionato tra il sensore e lo sfondo.

 

Quando viene utilizzata per la misurazione di liquidi, la superficie del liquido deve essere rivolta verticalmente verso il sensore a ultrasuoni. Se la superficie del liquido è molto irregolare, il tempo di risposta del sensore dovrebbe essere regolato più a lungo. Calcolerà la media di questi cambiamenti e potrà confrontare la lettura fissa. Scegliere. Con il miglioramento del livello di automazione industriale nel mondo, esistono applicazioni sempre più complesse, che richiedono requisiti sempre più elevati per le funzioni dei sensori. In questo contesto sono emersi sensori di diversi tipi e principi, e i sensori a ultrasuoni sono uno di questi.

 

La prima cosa da spiegare è cos'è l'onda ultrasonica: sappiamo tutti che il suono è prodotto dalla vibrazione. È una specie di onda che si propaga in altre direzioni sotto forma di vibrazione nell'aria o in altri mezzi. Onde sonore di I trasduttori ad ultrasuoni pzt con una frequenza compresa tra 20Hz e 20kHz non possono essere riconosciuti dall'orecchio umano. Quindi chiamiamo onde ultrasoniche le onde sonore con una frequenza di vibrazione superiore a 20kHz. Ha le caratteristiche di alta frequenza, lunghezza d'onda corta, piccolo fenomeno di diffrazione, particolarmente buona direzionalità e propagazione direzionale. Le onde ultrasoniche produrranno una riflessione significativa quando incontrano impurità o interfacce per formare echi. I sensori a ultrasuoni sono sensori che convertono i segnali ultrasonici in altri segnali energetici, solitamente segnali elettrici.

 

In linea di principio, i sensori a ultrasuoni possono essere suddivisi in quattro categorie: sensori di misurazione a ultrasuoni, sensori di prossimità a ultrasuoni, sensori a ultrasuoni a piastra riflettente e sensori a ultrasuoni MARPOSS a fascio sbarramento. Tra queste quattro tipologie di prodotti, gli ultrasuoni a piastra riflettente e gli ultrasuoni a sbarramento hanno lo stesso principio della riflessione a specchio e dei fotoelettrici a sbarramento nei sensori fotoelettrici, che sono molto semplici e non necessitano di ulteriori presentazioni.

 

Il sensore di portata a ultrasuoni e il sensore di prossimità a ultrasuoni sono i più tipici e ampiamente utilizzati. I loro principi di funzionamento sono gli stessi, tranne per il fatto che un'uscita è un valore di commutazione e l'altra è un valore analogico. Il principio è il seguente:

 

Modalità di lancio:

 

1. Il sensore genera una serie di onde/impulsi sonori sotto l'azione dell'oscillatore elettronico, quindi queste onde sonore vengono inviate all'aria circostante.

 

2. Le onde sonore vengono trasmesse dal sensore al bersaglio.

 

3. Commutare il sensore in modalità di ricezione.

 

Modalità di ricezione:

1. Parte dell'eco riflessa dall'oggetto ritorna al sensore.

 

2. Il microprocessore del sensore calcola il tempo t utilizzato per la trasmissione e la ricezione. (Se la velocità del suono nel mezzo è v, la distanza tra il sensore e il bersaglio è: S=v*t/2)

 

3. Il microprocessore guida un segnale di uscita per visualizzare la distanza o il valore di commutazione.

 

In questo modo si completa un processo di lavoro completo e anche il principio è molto semplice.

 

Poi c’è la questione dell’applicazione. Sebbene I sensori trasduttori di livello a ultrasuoni e i sensori fotoelettrici possono sostituirsi a vicenda in alcune applicazioni, il più delle volte sono in realtà complementari.

 

Vantaggi dei sensori a ultrasuoni rispetto ai sensori fotoelettrici:

 

Può aggirare piccoli ostacoli (come polvere, la fotoelettricità non è assolutamente consentita in questo ambiente).

 

Può misurare la posizione del liquido. (ad esempio per il monitoraggio del livello dei liquidi)

 

Può misurare oggetti trasparenti. (come la presenza o l'assenza di vetro o informazioni sullo spostamento)

 

Non influenzato dal colore della superficie dell'oggetto. (superfici estremamente scure o estremamente luminose)

 

I sensori a ultrasuoni possono essere utilizzati in ambienti oleosi. (Anche se sono presenti schizzi d'olio sulla superficie di rilevamento, il sensore può comunque funzionare normalmente, ma se l'olio viene spruzzato sulla superficie di trasmissione e ricezione del sensore fotoelettrico, il sensore fotoelettrico non funzionerà)