Застосування ультразвукового перетворювача в промисловій автоматизації

Типові приклади застосування ультразвукових датчиків

 

Ультразвукові датчики-перетворювачі колись вважалися надто складними або дорогими в експлуатації, але зі зниженням вартості та простотою використання все більше і більше розробників механіки включали ультразвукові датчики в конструкції машин. Області промислового застосування ультразвукових датчиків включають визначення умов заповнення, виявлення відбиваючих об’єктів і речовин, контроль розширення петлевих мотузок і вимірювання відстаней, нижче наведено кілька прикладів застосування:

 

У розливній майстерні огляньте пляшку

 

Основні моменти вибору ультразвукового датчика:

 

Діапазон і розмір, розмір виявленого об'єкта впливатиме на ефективну дальність польоту Ультразвуковий перетворювач діапазону , датчик повинен виявляти певний рівень звукових хвиль, щоб збуджувати їх для виведення сигналів, більший об’єкт може відбивати більшу частину звукових хвиль на датчик, тому датчик може Об’єкт сприймається в межах своїх обмежень, а малий об’єкт може відбивати лише невелику кількість звукових хвиль, таким чином значно зменшуючи діапазон сприйняття.

 

Об’єкт для вимірювання, ідеальний об’єкт, який можна виявити Ультразвукові перетворювачі pzt мають бути великим плоским об’єктом високої щільності, розміщеним вертикально навпроти чутливої ​​поверхні датчика. Важко виявити ті, чия площа А дуже мала, або виготовлені зі звукопоглинального матеріалу, наприклад пінопласту, або мають кут, звернений до датчика. Деякі об'єкти, які важко виявити, можна спочатку навчити фоновій поверхні об'єкта, а потім реагувати на об'єкт, розміщений між датчиком і фоном.

 

При використанні для вимірювання рідини поверхня рідини має бути спрямована до ультразвукового датчика вертикально. Якщо поверхня рідини дуже нерівна, час відгуку датчика слід відрегулювати довше. Він усереднює ці зміни та може порівнювати фіксовані показники. Виберіть. З підвищенням рівня промислової автоматизації у світі з’являється все більше і більше складних програм, які також висувають все більш високі вимоги до функцій датчиків. У цьому контексті з'явилися датчики різних типів і принципів, і ультразвукові датчики є одними з них.

 

Перше, що потрібно пояснити, це що таке ультразвукова хвиля: ми всі знаємо, що звук створюється вібрацією. Це різновид хвилі, яка поширюється в інших напрямках у вигляді коливань у повітрі чи іншому середовищі. Звукові хвилі Ультразвукові перетворювачі pzt із частотою від 20 Гц до 20 кГц не можуть бути розпізнані людським вухом. Тому ми називаємо звукові хвилі з частотою вібрації вище 20 кГц ультразвуковими хвилями. Він має характеристики високої частоти, короткої довжини хвилі, малого явища дифракції, особливо хорошої спрямованості та спрямованого поширення. Ультразвукові хвилі викликають значне відображення, коли вони стикаються з домішками або поверхнями розділу, утворюючи відлуння. Ультразвукові датчики – це датчики, які перетворюють ультразвукові сигнали в інші енергетичні сигнали, як правило, електричні сигнали.

 

В принципі, ультразвукові датчики можна розділити на чотири категорії: ультразвукові вимірювальні датчики, ультразвукові датчики наближення, ультразвукові датчики, що відбивають пластини, і ультразвукові датчики MARPOSS із наскрізним променем. Серед цих чотирьох типів виробів ультразвукові відбивні пластини та ультразвукові наскрізні промені мають той самий принцип, що й дзеркальне відображення та фотоелектричні наскрізні промені в фотоелектричних датчиках, які дуже прості та не потребують подальшого представлення.

 

Ультразвуковий датчик дальності та ультразвуковий датчик наближення є найбільш типовими та широко використовуваними. Їх принципи роботи однакові, за винятком того, що один вихід є значенням перемикання, а інший є аналоговим значенням. Принцип полягає в наступному:

 

Режим запуску:

 

1. Датчик генерує пакет звукових хвиль/імпульсів під дією електронного генератора, а потім ці звукові хвилі надсилаються в навколишнє повітря.

 

2. Звукові хвилі передаються від датчика до цілі.

 

3. Переведіть датчик у режим прийому.

 

Режим отримання:

1. Частина луни, відбитої об'єктом, повертається на датчик.

 

2. Мікропроцесор датчика обчислює час t, який використовується для передачі та прийому. (Якщо швидкість звуку в середовищі дорівнює v, відстань між датчиком і ціллю дорівнює: S=v*t/2)

 

3. Мікропроцесор управляє вихідним сигналом для відображення відстані або значення перемикання.

 

Таким чином завершується повний робочий процес, а принцип також дуже простий.

 

Далі стоїть питання застосування. Хоча ультразвукові датчики рівня та фотоелектричні датчики можуть замінювати один одного в деяких додатках, у більшості випадків вони фактично доповнюють один одного.

 

Переваги ультразвукових датчиків перед фотоелектричними:

 

Може обійти невеликі перешкоди (такі як пил, фотоелектрика категорично заборонена в цьому середовищі).

 

Може вимірювати положення рідини. (наприклад, для контролю рівня рідини)

 

Може вимірювати прозорі об'єкти. (наприклад, інформація про наявність або відсутність скла чи переміщення)

 

Не впливає колір поверхні предмета. (надзвичайно темні або надзвичайно яскраві поверхні)

 

Ультразвукові датчики можна використовувати в масляних середовищах. (Навіть якщо масло бризкає на сенсорну поверхню, датчик може працювати нормально, але якщо масло бризне на передавальну та приймальну поверхні фотоелектричного датчика, фотоелектричний не працюватиме)