Penggunaan transduser Ultrasonik dalam Automasi Perindustrian

Contoh aplikasi biasa penderia ultrasonik

 

Penderia transduser ultrasonik pernah dianggap terlalu sukar atau terlalu mahal untuk dikendalikan, tetapi dengan pengurangan kos dan kemudahan penggunaan, semakin ramai pereka mekanikal telah memasukkan sensor ultrasonik ke dalam reka bentuk mesin. Kawasan aplikasi industri penderia ultrasonik termasuk mengesan keadaan pengisian, mengesan objek dan bahan reflektif, mengawal pengembangan tali gelung dan mengukur jarak, berikut adalah beberapa contoh aplikasi:

 

Di bengkel pengisian, periksa botol

 

Perkara utama untuk pemilihan sensor ultrasonik:

 

Julat dan saiz, saiz objek yang dikesan akan mempengaruhi julat berkesan transduser julat ultrasonik , penderia mesti mengesan tahap gelombang bunyi tertentu untuk teruja untuk mengeluarkan isyarat, objek yang lebih besar boleh memantulkan kebanyakan gelombang bunyi ke penderia, jadi penderia boleh Objek itu dikesan dalam hadnya, dan objek kecil hanya boleh memantulkan gelombang bunyi yang sangat sedikit, dengan itu mengurangkan julat penderiaan dengan ketara.

 

Objek yang hendak diukur, objek ideal yang boleh dikesan oleh Transduser ultrasonik pzt hendaklah objek besar, rata, berketumpatan tinggi, diletakkan secara menegak menghadap permukaan penderiaan penderia. Sukar untuk dikesan ialah mereka yang kawasan Anya sangat kecil, atau diperbuat daripada bahan penyerap bunyi, seperti plastik buih, atau mempunyai sudut menghadap penderia. Sesetengah objek yang sukar dikesan boleh diajar ke permukaan latar belakang objek terlebih dahulu, dan kemudian bertindak balas terhadap objek yang diletakkan di antara penderia dan latar belakang.

 

Apabila digunakan untuk pengukuran cecair, permukaan cecair perlu menghadap sensor ultrasonik secara menegak. Jika permukaan cecair sangat tidak rata, masa tindak balas penderia harus dilaraskan lebih lama. Ia akan purata perubahan ini dan boleh membandingkan bacaan tetap. Pilih. Dengan peningkatan tahap automasi perindustrian di dunia, terdapat lebih banyak aplikasi yang lebih kompleks, yang juga mengemukakan keperluan yang lebih dan lebih tinggi untuk fungsi sensor. Dalam konteks ini, penderia pelbagai jenis dan prinsip telah muncul, dan penderia ultrasonik adalah salah satu daripadanya.

 

Perkara pertama yang perlu dijelaskan ialah apa itu gelombang ultrasonik: Kita semua tahu bahawa bunyi dihasilkan oleh getaran. Ia adalah sejenis gelombang, yang merambat ke arah lain dalam bentuk getaran di udara atau media lain. Gelombang bunyi daripada transduser ultrasonik pzt dengan frekuensi antara 20Hz dan 20kHz tidak boleh dikenali oleh telinga manusia. Jadi kami memanggil gelombang bunyi dengan frekuensi getaran lebih tinggi daripada gelombang ultrasonik 20kHz. Ia mempunyai ciri-ciri frekuensi tinggi, panjang gelombang pendek, fenomena pembelauan kecil, terutamanya arah yang baik, dan perambatan arah. Gelombang ultrasonik akan menghasilkan pantulan yang ketara apabila ia menghadapi kekotoran atau antara muka untuk membentuk gema. Penderia ultrasonik ialah penderia yang menukar isyarat ultrasonik kepada isyarat tenaga lain, biasanya isyarat elektrik.

 

Pada dasarnya, penderia ultrasonik boleh dibahagikan kepada empat kategori: penderia pengukur ultrasonik, penderia jarak ultrasonik, penderia ultrasonik plat reflektif dan penderia ultrasonik MARPOSS melalui rasuk. Di antara empat jenis produk ini, ultrasonik plat reflektif dan ultrasonik melalui rasuk mempunyai prinsip yang sama seperti pantulan cermin dan fotoelektrik melalui rasuk dalam penderia fotoelektrik, yang sangat mudah dan tidak memerlukan pengenalan lanjut.

 

Sensor julat ultrasonik dan sensor jarak ultrasonik adalah yang paling biasa dan digunakan secara meluas. Prinsip kerja mereka adalah sama, kecuali satu output ialah nilai suis dan satu lagi adalah nilai analog. Prinsipnya adalah seperti berikut:

 

Mod pelancaran:

 

1. Sensor menjana sekumpulan gelombang bunyi/denyutan di bawah tindakan pengayun elektronik, dan kemudian gelombang bunyi ini dihantar ke udara sekeliling.

 

2. Gelombang bunyi dihantar dari sensor ke sasaran.

 

3. Tukar penderia untuk menerima mod.

 

Mod terima:

1. Sebahagian daripada gema yang dipantulkan oleh objek kembali ke penderia.

 

2. Mikropemproses sensor mengira masa t digunakan untuk penghantaran dan penerimaan. (Jika kelajuan bunyi dalam medium ialah v, jarak antara penderia dan sasaran ialah: S=v*t/2)

 

3. Mikropemproses memacu isyarat keluaran untuk memaparkan jarak atau menukar nilai.

 

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

 

Seterusnya ialah soal permohonan. Walaupun penderia transduser tahap ultrasonik dan penderia fotoelektrik boleh menggantikan satu sama lain dalam beberapa aplikasi, kebanyakan masa ia sebenarnya saling melengkapi.

 

Kelebihan sensor ultrasonik berbanding sensor fotoelektrik:

 

Boleh memintas halangan kecil (seperti habuk, fotoelektrik sama sekali tidak dibenarkan dalam persekitaran ini).

 

Boleh mengukur kedudukan cecair. (cth untuk pemantauan paras cecair)

 

Boleh mengukur objek lutsinar. (seperti kehadiran atau ketiadaan kaca atau maklumat anjakan)

 

Tidak dipengaruhi oleh warna permukaan objek. (permukaan yang sangat gelap atau sangat terang)

 

Penderia ultrasonik boleh digunakan dalam persekitaran berminyak. (Walaupun terdapat minyak yang terpercik pada permukaan penderiaan, penderia masih boleh berfungsi seperti biasa, tetapi jika minyak memercik pada permukaan pemancar dan penerima penderia fotoelektrik, fotoelektrik tidak akan berfungsi)