"التراسونيك" به معنای مافوق صوت است. در واقع امواج اولتراسونیک امواج مکانیکی هستند که فرکانس آن بالاتر از حد شنوایی انسان است. اصطلاح مافوق صوت برای موج های الاستیکی با فرکانس بالای 20 کیلو هرتز به کار می رود. سنسور التراسونیک ULTRASONIC SENSOR سنسورهای مافوق صوت امواج صوتی را به سمت هدف منتقل می کنند و با اندازه گیری زمان بازگشت امواج منعکس شده به گیرنده، فاصله آن را تعیین می کنند. یک سنسور اولتراسونیک و یا به عبارت دیگر "ULTRASONIC SENSOR" غالبا دارای یک فرستنده و یک گیرنده ی امواج اولتراسونیک می باشد که این امواج بعد از برخورد با یک مانع، منعکس شده و به طرف سنسور برمی گردند. سپس با توجه به زمان بازگشت و همچنین کیفیت امواج بازتابش شده به فاکتورهایی همچون فاصله تا مانع، نوع مانع و سرعت مانع  دست پیدا می کنیم. بنابراین اساس کار سنسورهای صوتی بر پایه ی ایجاد، ارسال و سپس دریافت انعکاس امواج صوتی است. در نظر داشته باشید که انعکاس، بر اثر برخورد این امواج به سطح اجسام ایجاد می گردد. قابل ذکر است که هر ماده ای به یک کیفیت خاص، امواج التراسونیک را از خود عبور داده و مقداری از آن را بازتابش می کند.

این مقاله به منظور آشنایی بیشتر با سنسور التراسونیک می باشد. برای مشاهده و خرید انواع محصولات سنسور اولتراسونیک با مراجعه به فروشگاه الکتروملل می توانید با استفاده از فیلتر ها محصول مد نظر خود را انتخاب کنید و یا در صورت نیاز از مشاوران تخصصی راهنمایی دریافت کنید.

برای ورود به فروشگاه الکتروملل کلیک کنید
سنسورهای اولتراسونیک کاربر را قادر می سازد تا تشخیص هدف را در محدوده ی بیشتر با تعداد سنسور کمتر پوشش دهد. نسخه های High-End می توانند به عنوان سوئیچ و به عنوان سنسور آنالوگ کار کنند. حالت های مختلف عملکرد، جبران دما یا عملکرد خروجی را نیز می توان از طریق IO-Link تنظیم کرد. در صورت نصب چند سنسور در کنار یکدیگر، کاربر می تواند پارامترهای سنسور را در حالت همگام سازی یا چندگانه تنظیم کند تا از تداخل متقابل سنسورها جلوگیری شود.

 

سنسور التراسونیک U شکل

سنسور اولتراسونیک به صورت یو شکل که فرستنده و گیرنده هردو در یک سنسور قرار میگیرند نیز ساخته می شوند. 

از این نوع سنسور برای تشخیص لیبل های شفاف استفاده می شود، نحوه ی عملکرد آن بدین صورت است که ابتدا ضخامت را می سنجد و با تشخیص ضخامت می تواند وجود لیبل را شناسایی کند، بنابراین دستگاه برچسب زنی می تواند عملیات برچسب زدن را انجام دهد.

ویژگی های سنسور اولتراسونیک

محدوده اندازه گیری بیشتر

سنسورهای اولتراسونیک جدید، محدوده اندازه گیری بیشتری را برای کل سری سنسورها حدود 130 سانتی متر تا 600 سانتی متر امکان پذیر می کنند. این ویژگی موجود باعث میشود تا کاربرد گسترده تری در دسترس کاربران قرار گیرد.

Large measuring range

نقطه کور کمتر

در نسخه های جدید سنسور التراسونیک نقطه کور کمتر، امکان تشخیص دقیق تر اشیاء نزدیک به سنسور را فراهم می کند. از آنجایی که نقطه کور باید به حداقل برسد تا خطاهای سیگنال حذف شود، ناحیه کور کمتر نیز امکان نصب و تشخیص موثر موقعیت شی را بهبود می­بخشد.

نقطه کور کمتر

طراحی مکانیکی قوی

محفظه بسیار مستحکم با بدنه رزوه ای پیوسته که کاملاً از فلز ساخته شده است هر عاملی که می تواند در محیط های خشن و در دماهای پایین باعث آسیب رسیدن به سنسور شود را از بین می برد.

طراحی مکانیکی قوی

سطح سر تخت سنسور

سنسور اولتراسونیک سر تخت با سطح صافی که دارد از آلودگی و تشکیل رسوبات ذرات جلوگیری می کند. حرکت مکانیکی سطح سنسور آلودگی و حتی رسوبات را از بین می برد و در نتیجه خود را تمیز می کند. رسوبات ذراتی که می توانند در هنگام بالا بودن رطوبت هوا ایجاد شوند نیز می توانند به سادگی وبه طور کامل پاک شوند، بدون اینکه اثری از ذرات در آن باقی بماند. بنابراین این کارایی باعث می شود تا برای تمیز کردن سطح سنسور به آن آسیبی نرسد.

سطح سرتخت سنسور

اطلاعات پایه در مورد سنسورهای اولتراسونیک

سنسورهای اولتراسونیک برای تشخیص بدون تماس و بدون سایش انواع اهداف با استفاده از امواج صوتی طراحی شده اند. یک سطح صاف و محکم برای امواج صوتی به منظور اطمینان از بازتاب بهینه مورد نیاز است. شرایط محیطی مانند اسپری، گرد و غبار یا باران به ندرت بر عملکرد سنسورها تأثیر می گذارد. در صورتی که سطح هدف مورد نظر از جنس خز یا فوم باشد به عنوان یک چالش در تشخیص سنسور عمل میکنند زیرا که این مواد عمدتاً امواج صوتی را جذب می کنند. رنگ هدف تاثیری بر فاصله سوئیچینگ ندارد و اهداف شفاف مانند شیشه یا پلکسی گلاس نیز می توانند به طور دقیق  شناسایی شوند. با این حال، دمای هدف بر دامنه سنجش تأثیر می گذارد: سطوح داغ صدا را منعکس نمی کنند. سطوح سرد و سطوح مایع، امواج صوتی را مانند اهدافی که جامد و صاف هستند منعکس می کنند. در هرصورت نکته قابل توجه اینجاست که، باید از تراز هدف اطمینان حاصل شود. پارچه ها، فوم ها، پشم و غیره امواج صوتی را جذب می کنند بنابراین تشخیص سنسور را کاهش می دهد.

حالت های سنجش

سنسورهای اولتراسونیک در درجه اول در حالت انتشار استفاده می شوند. فاصله تا هدف بر اساس زمان اکو و سرعت شناخته شده صوت در هوا محاسبه می شود. هدفی که در جلوی سنسور قرار دارد، بخشی از موج صوتی ساطع شده را منعکس می کند و بنابراین به همان روش روی سطح مبدل صوتی شناسایی می شود. برای انجام این کار، سنسور به طور مداوم بین حالت فرستنده و دریافت متناوب قرار می گیرد. مدت زمانی که سطح مبدل سنسور برای رسیدن به حالت اولیه برای دریافت نیاز دارد، منطقه ی به اصطلاح کور را تعیین می کند. در این ناحیه که مستقیماً در مقابل سطح مبدل صوتی قرار دارد، زمان اکو تا هدف قابل اندازه‌گیری نیست . اهداف با سطوح بازتابی نیز می توانند با استفاده از امواج اولتراسونیک کار کنند. یک سنسور اولتراسونیک شامل یک فرستنده و یک گیرنده است که دائماً به یکدیگر فرکانس ارسال میکنند. اگر یک هدف با اندازه ی کافی بزرگ بین آنها وجود داشته باشد، حتی در ناحیه کور، صدا قطع می شود و سنسور سیگنال سوئیچینگ تولید می کند.

محدوده های سنجش و زوایای صوتی

محدوده سنسورهای اولتراسونیک به طول موج و فرکانس استفاده شده بستگی دارد. دامنه سیگنال هر چه طول موج بیشتر و فرکانس کمتر باشد افزایش می یابد. بسیاری از سنسورها زاویه صوتی بسیار باریکی در حدود 6 درجه دارند و بنابراین برای تشخیص دقیق اهداف نسبتا کوچک مناسب هستند. سنسورهای دیگر با زوایای صوتی 12-15 درجه نیز قادر به تشخیص اهداف با زوایای شیب بزرگ هستند. برخی از سنسورهای اولتراسونیک با مبدل صوتی خارجی نیز در دسترس هستند که در یک محفظه فشرده جداگانه قرار دارد، در حالی در سنسور معمولی لوازم الکترونیکی در یک محفظه قرار دارند. این جداسازی به ویژه زمانی مفید است که فضای نصب محدود باشد.

تنظیمات

تقریباً در تمام سنسورهای اولتراسونیک می توان حد پایین و بالای محدوده ی سوئیچینگ یا اندازه گیری را با یک پتانسیومتر، با فشار دادن یک دکمه یا با استفاده از یک خط کنترل تنظیم کرد. اهداف خارج از محدوده تنظیم شده ممکن است شناسایی شوند، اما خروجی نداشته باشد. اغلب می توان چندین پارامتر مختلف را تنظیم کرد، مانند زمان پاسخ سنسور، پاسخ آن به از دست دادن اکو. دستگاه های برنامه نویسی همچنین می توانند با برخی از سنسورهای اولتراسونیک برای تنظیم مجموعه ای از متغیرهای دیگر مانند هیسترزیس یا حساسیت، علاوه بر سوئیچینگ و محدوده اندازه گیری استفاده شوند. به عنوان مثال، با تغییر تابع میانگین.

هماهنگ سازی

در بیشتر موارد، همگام سازی سنسور از تداخل متقابل جلوگیری می کند. در مواردی که سنسور ها در نزدیکی یکدگیر استفاده شوند ممکن است صوت ارسال شده از یک سنسور را علاوه بر اینکه خود سنسور دریافت میکند، سنسور دوم نیز دریافت کند و این موجب ایجاد خطا می شود، برای جلوگیری از این امر یا باید فاصله نصب بین سنسورها را بیشتر کرد که سنسور به درستی نصب شود، همچنین می توان از قسمت مالتی پلکس سنسور با اعمال تنظیمات از وقوع این تداخل جلوگیری کرد. یک مثال شناخته شده از این سنسورها، سنسور پارک اولتراسونیک در خودروهای مدرن است.

عملکرد سنسور جایگزین (مولتی پلکس)

سنسورهای اولتراسونیک با عملکرد متناوب به عنوان واحدهای کاملاً مستقل عمل می کنند که قادر به تأثیرگذاری بر یکدیگر نیستند. بیشتر سنسورها به طور متناوب کار می کنند، هر چه فرکانس سوئیچینگ کمتر باشد. یک ورودی فعال نیز اغلب می تواند برای مالتی پلکسی استفاده شود. زمانی که ورودی فعال به 24+ ولت وصل شود، سنسور فعال می شود و زمانی که ورودی به ولتاژ صفر ولت وصل است غیرفعال می شود. مالتی پلکس کردن از طریق ورودی، این مزیت را دارد که برای هر عملیات فعال فقط باید زمان پاسخ را در نظر گرفت و همچنین تاخیر زمانی قبل از در دسترس بودن را در نظر گرفت. اکثر سنسورها را می توان با یک دستگاه برنامه نویسی برنامه ریزی کرد تا بتوانند به طور خودکار با اتصال خطوط همگام سازی، مالتی پلکس شوند.

موارد کاربرد سنسور های اولتراسونیک

تسمه نقاله

سنسورهای اولتراسونیک برای اندازه گیری مشخصات مواد فله ای روی تسمه نقاله در محیط های خشن و پر گرد و غبار ایده آل هستند. اندازه گیری در بالای تسمه نقاله انجام می شود. چندین سنسور در اینجا در کنار یکدیگر نصب شده اند تا تمام عرض تسمه را تشخیص دهند. برای جلوگیری از هر گونه تداخل متقابل، ترکیب سنسور از عملیات چندگانه استفاده می کند که در آن هر سنسور آدرس خاص خود را دارد. در این حالت سنسورها به صورت چرخه ای به ترتیب عمل می کنند. همچنین می توان به صورت انتخابی هر سنسور را از طریق کنترلر فعال کرد. اگر سنسورها دورتر از هم چیده شوند، ترکیب را می توان انجام داد.

تسمه نقاله

کنترل افتادگی

فویل‌ها، کاغذ و سایر مواد سیم‌پیچ معمولاً هنگام بازکردن از نظر افتادگی بررسی می‌شوند. این کار بیشتر توسط سنسورهای اولتراسونیک انجام می شود زیرا تحت تأثیر ویژگی های سطحی آنها قرار نمی گیرند.

Sag control

تشخیص شیشه

اشیاء شفافی که تشخیص آنها با استفاده از سنسورهای فوتوالکتریک دشوار است برای سنسورهای اولتراسونیک مشکلی ایجاد نمی کند. قرار گیری زاویه مناسب سنسور باعث می شود تا سنسور یک شیشه را به طور دقیق از فاصله دور تشخیص دهد. برای مثال در برنامه‌های مونتاژ نهایی برای بررسی وجود اشیاء شفاف، و همچنین سایر اجزای نصب‌شده مانند سوپاپ‌ها، مهر و موم‌ها یا فضای داخلی عمومی مناسب باشد . زیرا به رنگ‌های سطح بستگی ندارد. فناوری سنسور اولتراسونیک همچنین تست عملکرد قطعات متحرک را ساده می‌کند، مانند کنترل موقعیت انتهایی صندلی‌ها یا موقعیت باز سقف‌های ماشین الکتریکی که کار می‌کنند.

Glass pane detection

نظارت بر سطح

مایعات اگر هیچ کفی تشکیل ندهند بازتاب کننده بسیار خوبی برای امواج اولتراسونیک هستند. بنابراین سنسورهای اولتراسونیک برای نظارت بر سطح ظروف مایع ایده آل هستند. اسپری شدن مایعات و یا تشکیل قطرات مایع روی سنسور تأثیر نمی گذارد و حتی از طریق حرکت مبدل صوتی خود را تمیز می کند.

Level monitoring

 

سنسور لیبل شفاف چیست؟

خلاصه مطالب

محدوده اندازه گیری بیشتر،نقطه کور کمتر، طراحی مکانیکی قوی، سنسور اولتراسونیک سر تخت با سطح صاف که مانع جذب آلودگی های محیط می شوند.

اطلاعات پایه شامل حالت های سنجش سنسور اولترا سونیک و محدوده های سنجش و زوایای صوتی آن همچنین نحوه تنظیمات و هماهنگ سازی چند سنسور برای جلوگیری از تداخل حین تشخیص سنسو اولترا سونیک و عملکرد سنسور جایگزین (مولتی پلکس) که از طریق آن می توان تنظیمات لازم را روی سنسور انجام داد.

سنسورهای اولتراسونیک برای اندازه گیری مشخصات مواد فله ای روی تسمه نقاله در محیط های خشن و پر گرد و غبار ایده آل هستند.

فویل‌ها، کاغذ و سایر مواد سیم‌پیچ معمولاً هنگام بازکردن از نظر افتادگی بررسی می‌شوند. این کار بیشتر توسط سنسورهای اولتراسونیک انجام می شود

اشیاء شفافی که تشخیص آنها با استفاده از سنسورهای فوتوالکتریک دشوار است برای سنسورهای اولتراسونیک مشکلی ایجاد نمی کند.

مایعات اگر هیچ کفی تشکیل ندهند بازتاب کننده بسیار خوبی برای امواج اولتراسونیک هستند.

تماس با متخصصان الکتروملل