Ultragarsiniai atstumo jutikliai su išplėstu temperatūros diapazonu. Kaip veikia ultragarsinis jutiklis, tipai ir kur įsigyti. Eskizas naudojant NewPing biblioteką

Įvesties įtampa yra 5 V DC, tiekiama į jutiklio Vcc ir GND kaiščius.

Daugiau informacijos apie jutiklį:

Jei TRIG jutiklio įėjimui pritaikysite teigiamą impulsą, kurio trukmė yra 10 μs, jutiklis siųs garso bangą (8 impulsai 40 kHz dažniu - ultragarsas) ir nustatys loginį „1“ lygį. ECHO išvestis. Garso banga atsispindės nuo kliūties ir grįš į jutiklio imtuvą, o po to iš naujo nustatys ECHO išvesties lygį į loginį „0“ (jutiklis darys tą patį, jei garso banga negrįžta per 38 ms. ) Dėl to loginio „1“ buvimo ECHO išvestyje laikas yra lygus laikui, per kurį ultragarso banga nukeliauja nuo jutiklio iki kliūties ir atgal. Žinodami garso bangos sklidimo ore greitį ir loginio „1“ buvimo ECHO kaištyje laiką, galite apskaičiuoti atstumą iki kliūties.

Atstumas apskaičiuojamas greitį padauginus iš laiko (šiuo atveju iš garso bangos sklidimo greičio V, belaukiant aido Aidas). Bet kadangi garso banga nukeliauja atstumą nuo jutiklio iki objekto ir atgal, o mums reikia tik pasiekti objektą, tada rezultatą padalijame iš 2:

L = V * Aidas / 2

L– atstumas (m);
V– garso greitis ore (m/s);
Aidas– aido laukimo laikas (-ai).

Garso greitis ore, skirtingai nei šviesos greitis, vertė nėra pastovi ir labai priklauso nuo temperatūros:

V 2 = γ R T / M

V- garso greitis ore (m/s)
γ – oro adiabatinis indeksas (vnt.) = 7/5
R– universali dujų konstanta (J/mol*K) = 8,3144598(48)
T ° KAM) = t°C + 273,15
M- oro molekulinė masė (g/mol) = 28,98

Žinomų reikšmių pakeitimas formulėje γ , R, M, mes gauname:

V ≈ 20,042 √T

T – absoliuti temperatūra oras ( ° KAM) = t°C + 273,15

Belieka sujungti skaičiavimo formules V Ir L, ir išversti L nuo m iki cm, Aidas nuo s iki μs, T nuo °K iki °C gauname:

L ≈ Aidas √(t+273,15) / 1000

L- atstumas (cm)
Aidas– aido laukimo laikas (μs)
t– oro temperatūra (°C)

iarduino_HC_SR04 ir iarduino_HC_SR04_int, abiejų bibliotekų sintaksė yra tokia pati. Jie patys apskaičiuoja visas reikšmes ir pateikia tik atstumą cm. Numatytoji temperatūra yra 23°C, tačiau ją galima nurodyti. Toliau aprašomas darbas su bibliotekomis ir jų funkcijos.

Norėdami dirbti su jutikliu, sukūrėme dvi bibliotekas iarduino_HC_SR04 ir iarduino_HC_SR04_int, abiejų bibliotekų sintaksė yra tokia pati.

Iarduino_HC_SR04 bibliotekos pranašumas yra tas, kad jutiklius galima prijungti prie bet kokių Arduino kontaktų, tačiau trūkumas yra tas, kad biblioteka laukia atsakymo iš jutiklio, kuris gali trukti iki 38 ms.
iarduino_HC_SR04_int bibliotekos privalumas yra tas, kad ji nelaukia atsakymo iš jutiklių (nesustabdo eskizo vykdymo), tačiau jutiklių ECHO kontaktus reikia jungti tik prie tų Arduino kontaktų, kurie naudoja išorinius pertraukimus.

Skaitykite daugiau apie bibliotekos įdiegimą mūsų svetainėje.

Pavyzdžiai:

Atstumo nustatymas naudojant iarduino_HC_SR04 biblioteką:

#įtraukti // Prijunkite biblioteką iarduino_HC_SR04 sensor(2,3); // Deklaruoti jutiklio objektą, nurodant Arduino numerius, prijungtus prie jutiklio TRIG ir ECHO kaiščių // Galite naudoti bet kokius Arduino kaiščius void setup())( Serial.begin(9600); // Inicijuoti duomenų perdavimą į nuoseklųjį prievado monitorius ) void loop())( delay(500); // Vėlavimas 0,5 sek Serial.println(sensor.distance()); // Išvesties atstumas (cm) esant oro temperatūrai, apie +23 °C Serial.println( sensor.distance(-20) ); // Išvesties atstumas (cm) esant oro temperatūrai, apie -20 °C Serial.println("==================") ;

Atstumo nustatymas naudojant iarduino_HC_SR04_int biblioteką:

#įtraukti // Prijunkite biblioteką iarduino_HC_SR04_int sensor(2,3); // Paskelbti jutiklio objektą, nurodant Arduino numerius, prijungtus prie jutiklio TRIG ir ECHO kaiščių // (ECHO kaištis turi būti prijungtas prie Arduino kaiščio naudojant išorinį pertraukimą) void setup())( Serial.begin(9600) ); // Inicijuojamas duomenų perdavimas į nuoseklųjį monitoriaus prievadą ) void loop())( delay(500); // Delay 0,5 sec Serial.println(sensor.distance()); // Išvesties atstumas (cm) esant oro temperatūrai , apie +23 °C Serial.println( sensor.distance(-20)) // Išvesties atstumas (cm) esant oro temperatūrai, apie -20 °C Serial.println("========== ========") ;)

Abiejų pavyzdžių rezultatas:

Pavyzdys rodo, kad jei matavimų metu neatsižvelgsite į oro temperatūrą, galite gauti rezultatus su didele paklaida.

Pratarmė

Problemos formulavimas

Užduotis buvo nustatyta ankstyvą pavasarį – kartu su 120 aviečių krūmų įsigijimu iš medelyno. Kaip žinia, avietės labai jautriai reaguoja į laistymą, tačiau tuo pačiu nemėgsta vandens pertekliaus. Todėl buvo nuspręsta iš laužo surinkti sistemą, kuri išspręstų šiuos klausimus:

1. Povandeninio vibracinio siurblio valdymas.
2. Vandens lygio matavimas 220 litrų statinėje.
3. Įjungus solenoidinį vožtuvą pagal poreikį – pradedama laistyti. Išjungimas atliekamas signalu iš vandens lygio matuoklio.
4. Pasibaigus laistymo ciklui, prasideda statinės užpildymo ciklas. Išjungimas atliekamas signalu iš vandens lygio matuoklio.

Įrangos dalis

- US-100 - ultragarsinis atstumo matuoklis. Vyresnysis garsiojo HC-SR04 brolis. Pagrindinis skirtumas yra temperatūros kompensavimo buvimas ir galimybė dirbti duomenų perdavimo režimu per UART. Nesugebėjau jų palyginti pagal tikslumą, nes trūko HC-SR04.
- Plokštėje yra STM8S003F3P6 mikroprocesorius.
- LCD 2x16, suderinamas su HD44780.
- HLK-PM01 - blokuoti kompaktišką AC-DC maitinimo šaltinį. Įėjimo įtampa 220V AC, išėjimo 5V 600mA DC.
- Solenoidinis vožtuvas su montavimo skersmeniu 3/4, skirtas 24V DC įtampai. Srovės suvartojimas siekia 2 A.
- Korpusas pagrindiniam įrenginiui.
- Korpusas ultragarsiniam jutikliui. Šio korpuso dizainas yra IP67, ir, kaip parodė praktika, šis dizainas pasirinktas ne veltui.

Kūrimo įrankiai

Iš karto noriu pasakyti, kad esu dviejų nuostabių Arduino Mini plokščių savininkas. Bet deja, sąmonės arduinizacija man baigėsi, kai paaiškėjo, kad net naudojant realaus laiko operacinę sistemą, ši plokštė nenori dirbti kaip Modbus RTU vergas su trumpesniais nei 100 ms laiko tarpais, kai greitis yra mažesnis nei 100 ms. 57,6 kBit su tik 64 registrų užklausa ir vis tiek atlikite bent naudingą darbą. Būtent todėl buvo pasirinkta STM8 platformos pagrindu sukurta plokštė, turinti daug mažiau išteklių. IAR Embedded Workbench for STM8 buvo pasirinkta kaip programavimo ir derinimo aplinka. Ši aplinka puikiai veikia su programuotoju-debugger ST-LINK V2. Programuotojas turi USB sąsają ir yra prijungtas prie derinamo gaminio tik 4 laidais. Šiuo atveju derintuvo srovės dažnai pakanka, kad būtų galima maitinti derinamą plokštę. Esu šiek tiek senamadiškas, todėl mėgstu turėti internetines derinimo parinktis. Aš tiesiog noriu pamatyti, ką mano kodas veikia vykdymo metu. Šis metodas ne kartą sutaupė laiko ir pinigų.

Operacinė sistema

Įdomus faktas: žinomas Rusijos zodiako ženklų gamintojas gamina PLC be realaus laiko operacinės sistemos.

Pačioje savo kelionės pradžioje susidūriau su pasirinkimu – naudoti ar nenaudoti tokių išteklių turinčiam mikroprocesoriui realaus laiko operacinę sistemą. Ir buvo priimtas labai netikėtas pasirinkimas – ChibiOS RT v2.6.9. Šiame leidinyje nenagrinėsiu visų šios sistemos ypatybių – tik pažymėsiu, kad dviejų gijų su tais pačiais prioritetais sukūrimui prireikė 2547 baitų „flash“ atminties ir 461 baitų RAM. Tiesą sakant, daug, bet šio praradimo rezultatas yra tas, kad dabar turiu nebrangų 8 bitų mikrovaldiklį, kurį valdo realaus laiko operacinė sistema. Ir todėl galiu valdyti savo užduočių vykdymą taip, kaip man reikia.

Darbo eiga: prototipo surinkimas ir programos rašymas

Prototipo surinkimas vyko pakankamai greitai, ypatingų problemų nekilo. Rezultatas parodytas paveikslėlyje žemiau:

Programuojant tik bėda buvo ta, kad ekranui ir ultragarsiniam jutikliui nerasta paruoštų tvarkyklių. Rezultatas toks, kad turėjau tai parašyti pačiam. Darbo rezultatas buvo stabiliai veikianti programa, kurios šaltinio kodą galite rasti archyve.

Išvaizda Korpuse sumontuotas prototipas parodytas žemiau. Galite tiesiog pamatyti testavimo procesą namų sąlygomis (skaitykite - išbandykite sferinį procesorių vakuume). Būtent šiais režimais dažniausiai išbandomi Arduino vadovai, kurių rezultatas – atsiliepimai apie išskirtinį gautų „sprendimų“ patikimumą. Mano gaminio elgesys tokiame teste buvo tiesiog idealus – gedimų ar nukrypimų nepastebėta.

Darbo eiga: sistemos įdiegimas ir paleidimas

Įrengimui buvo pasirinktas pastatas, esantis arti valdymo įrenginio. Kaip jau sakiau aukščiau, apsauga nuo kritulių nebuvo numatyta. Galiausiai užsitęsęs lietus padarė savo – bet apie tai kiek vėliau. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas ultragarso jutiklio montavimas.
Įrenginys valdo sistemos įjungimą Lašelinis drėkinimas, ir yra valdomas programuojamu loginiu valdikliu. Valdiklis turi įmontuotą 1 laido magistralę su galimybe prijungti iki 128 įrenginių per vieną ryšio prievadą. Drėgmės jutiklis yra kombinuotas, talpinis, veikia 80 MHz dažniu ir turi 1 laido sąsają. Kartu su drėgme jis perduoda apšvietimo kiekį jutiklio įrengimo lygyje. Šie įrenginiai šiame leidinyje neaptariami.

Darbo eiga: eksploatacija

Pritaikius galią, buvo malonu matyti, kad programoje įdėtas algoritmas veikia taip, kaip norėjo kūrėjas. Įrenginys išmatavo atstumą iki vandens, nustatė, kad statinė tuščia, ir įjungė siurblį, kad ją užpildytų. Pildymo metu lygio jutiklio rodmenų nuokrypiai buvo ne didesni kaip 15 mm, o tai yra gana priimtina. Pripildęs statinę išjungiau siurblį. Dabar sistema yra paruošta pradėti laistymo procesą. Pradiniame etape viskas buvo sklandu ir gražu, tačiau ilgametė patirtis leido manyti, kad įdomiausių dalykų dar laukia.

Darbo eiga: problemos ir sprendimai

Kaip paaiškėjo, įrengti diskinį filtrą vandens valymui pasirodė visai ne be reikalo - po 3 savaičių veikimo filtras pasirodė taip užsikimšęs, kad tiesiog neįleido vandens į sistemą. Nuotrauka žemiau.
Nepaisant to, kad vanduo skaidrus, jis pasirodė gana agresyvus geležinės statinės sienelėms. Statinė pradėjo rūdyti, o rezultatą galite pamatyti žemiau. Sprendimas pasirodė paprastas – imame ir nudažome statinės vidų dviem sluoksniais patvarios emalės.
Bet tai dar ne viskas - kaip paaiškėjo, vandens statinė yra labai patraukli įvairių rūšių dumbliams, ir jie noriai joje apsigyvena. Mano atveju tai netgi pasirodė tokia maža ekosistema – paveikslėlis apačioje.

Sprendimas taip pat paprastas – kaip žinote, jums reikia dumblių vystymuisi saulės šviesa. Statinę tiesiog padengiame nepermatoma medžiaga. Visiškai sustabdyti šviesos patekimą nepavyko, todėl profilaktiškai plauti indą būtina kartą per mėnesį.

Tačiau išsprendus vieną problemą, atsiranda kita – ant dangos pradėjo kauptis kondensatas. Ir jei ne IP67 jutiklio konstrukcija, įrenginys labai greitai taptų netinkamas naudoti. Beje, nepaisant akivaizdaus dizaino subtilumo, ultragarsinis jutiklis pasirodė labai teigiamas. Bet mes turėjome jį modifikuoti – įrengti žiedinį atšvaitą, kad tam tikrais atstumais būtų kompensuojami klaidingi aido signalai. Matyt, aido signalai atsiranda dėl garso impulsų paketo atspindžio nuo statinės sienelių. Mano atveju šis atstumas buvo 230-250 mm.

Išvada: kelias į priekį

Kaip jau minėjau, vėlyvą rudenį praūžusi audra nustojo testuoti – staigus trenksmas signalizavo apie 220 V gnybtų maitinimo jungties gedimą Ir atėjo metų laikas, kai nebereikėjo paties įrenginio.

Analizuodamas gautą medžiagą priėjau netikėtos išvados – tokios formos įrenginio nereikia. Jei pakeisite patį jutiklį ir suteiksite jam prieigą prie standartinių mainų protokolų, tokių kaip modbus rtu, tada jį bus galima valdyti tiesiogiai iš valdiklio programos, nenaudojant jokių tarpinių nuorodų. Taip pat svarsčiau galimybę naudoti 1 laido magistralę, tačiau geriau perkelti 4–16 bitų reikšmes naudojant greitesnę mainų protokolo versiją.

Baigdamas noriu pasakyti, kad jei šis leidinys sukels susidomėjimą, mielai tęsiu publikacijų seriją apie projektus, kuriuos surinkau su lituokliu ir programuotoju rankose.

Darbo principai
Veikimo režimai
Programos
Diegimo taisyklės
Aptikimo zonos

Mikrogarsinių ultragarsinių jutiklių aprašymas

Ultragarsiniai jutikliai tam tikru intervalu skleidžia trumpus aukšto dažnio garso impulsus. Jie sklinda oru garso greičiu. Kai jis susiduria su objektu, garso banga atsispindi nuo jo kaip aidas. Jutiklis apčiuopia šį signalą ir apskaičiuoja atstumą iki objekto pagal laiko intervalą nuo signalo matavimo iki signalo aido gavimo.

Ultragarsiniai jutikliai idealiai tinka foniniam triukšmui slopinti, nes atstumas iki objekto nustatomas matuojant garso bangos skrydžio laiką, o ne jos intensyvumą. Beveik visos garsą atspindinčios medžiagos gali būti naudojamos kaip aptikimo objektai, nepaisant jų spalvos. Net permatomos medžiagos ir plonos plėvelės nesukelia problemų ultragarsiniams jutikliams. Mikrogarsiniai ultragarsiniai jutikliai gali aptikti taikinius nuo 30 mm iki 8 m atstumu, o matavimai atliekami labai tiksliai. Kai kurie jutiklių modeliai gali matuoti iki 0,18 mm tikslumu. Ultragarsiniai jutikliai gali matyti dulkėtą orą, rūką ar dažų daleles. Net nedidelis nuosėdos ant jutiklio membranos neturi įtakos jo veikimui. Jutiklio akloji zona yra tik 20 mm, o skleidžiamo srauto tankis yra labai mažas, todėl jutiklius galima naudoti visiškai naujose srityse. Jutikliai matuoja mažų butelių pripildymo lygį ant konvejerio ir netgi gali aptikti plonų siūlų buvimą.

Bendras ultragarsinių jutiklių su analoginiu ir diskrečiu išėjimu aprašymas.

Ultragarsinis jutiklis yra prietaisas, susidedantis iš ultragarso skleidėjo, elektroninės dalies ir, priešingoje pusėje, išvesties jungties arba kabelio. Jutiklis generuoja analoginį signalą, proporcingą atstumui iki objekto, arba atskirą signalą, kuris pasikeičia, kai objektas pasiekia iš anksto nustatytą atstumą.

Elektroninėje dalyje yra pjezoelektrinis elementas, kuris generavimo režimu skleidžia ultragarsą ir priėmimo režimu paverčia gautus virpesius į elektros srovę. Jutiklis turi valdymo grandines ir keitiklius. Elektroninė grandinė matuoja laiką, per kurį ultragarsas praeina per terpę, ir paverčia jį analoginiu arba skaitmeniniu išvesties signalu.

Išskiriami šie jutiklių tipai:

prietaisai, veikiantys signalo iš objekto atspindėjimo principu;
prietaisai, aptinkantys objektą, esantį tarp imtuvo ir siųstuvo.

Matavimo tikslumas priklauso nuo šių veiksnių:

temperatūros aplinką(šiuo atžvilgiu buvo įvestas temperatūros kompensavimas);
oro drėgnumas, kuriame sklinda ultragarsas;
vidutinio slėgio.

Kadangi pagrindinę informaciją apie atstumą iki objekto suteikia atspindėtas signalas, paviršiaus charakteristikos, kartu su garso bangos kritimo kampu, daro didelę įtaką ultragarso jutiklių veikimui. Jutikliai geriausiai veikia su labai atspindinčiais paviršiais: stiklu, skysčiais, lygiu metalu, medžiu, plastiku. Kad jutiklis veiktų stabiliai, paviršius su grubiu reljefu rekomenduojama išdėstyti tokioje padėtyje, kuri yra artima statmenai spindulio krypčiai.
Lygių paviršių nukrypimas nuo statmenos ultragarso spindulio krypties leidžiamas ne daugiau kaip 3 laipsniais.

Vietoje, kurioje sumontuoti jutikliai, reikia vengti turbulentinių oro srautų, atsižvelgti į jutiklių tarpusavio įtakos, kai jie yra arti vienas kito, poveikį. Čia galite pasikliauti lentelės duomenimis, pateiktais skyriuje „Įdiegimo taisyklės“.

Naudojimo pavyzdžiai

	Ultragarsiniai jutikliai nustato atstumą iki beveik bet kokio skysčio paviršiaus.			Ultragarsiniai jutikliai puikiai tinka darbui su skaidriais objektais.
	Ultragarsiniai jutikliai gali būti naudojami dažų lygiui matuoti.			Jutikliai aptinka beveik visus audinius.
	Balta ant balto, juoda ant juodo? Ultragarsiniai jutikliai aptinka objektus nepriklausomai nuo fono, kuriame jie yra.			Pjuvenos, žvyras arba smulkus smėlis Matuojant tokių medžiagų lygį, ultragarsiniai jutikliai neturi konkurentų.

Mikrogarsinių ultragarsinių jutiklių veikimo režimai

Objekto buvimo jutiklio režimas Ultragarsinis jutiklis šiuo režimu veikia kaip klasikinis artumo jutiklis (talpinis, optinis ir kt.). Jutiklis suveikia, kai objektas artėja prie jutiklio mažesniu arba lygiu atstumu nei nurodytas paleidimo atstumas. Šis režimas naudojamas kiekiui skaičiuoti arba objekto buvimui nustatyti.		Lango režimas Šiuo režimu jutiklis įjungiamas tik tada, kai objektas yra tam tikroje zonoje, nurodytoje dviem reikšmėmis - mažiausia ir didžiausia. Šiuo režimu galima valdyti gaminio matmenis arba valdyti objektų padėtį įvairiose valdymo sistemose.


Šiame režime, skirtingai nei lango režimu, jutiklis ignoruoja garso bangas, atsispindinčias nuo objektų, esančių arčiau nurodyto atsako atstumo. Tai leidžia nekreipti dėmesio į smulkius objektus, esančius pirmame plane prieš atsako zoną (pavyzdžiui, butelio kaklelį, kai stebimas gaminio pripildymo lygis stiklinėje arba naminiams gyvūnėliams skirtoje talpykloje). Šiuo atveju jutiklis veikia kaip atstumo jutiklis.		Norint dirbti šiuo režimu, reikalingas atšvaitas. Kaip atšvaitą galima naudoti bet kokį gerai garsą atspindintį daiktą (pavyzdžiui, metalinę plokštelę). Šis režimas naudojamas dirbant su objektais, kurie prastai atspindi garsą arba su sudėtingos geometrijos objektais (kai atspindėtos garso bangos nepaliečia jutiklio paviršiaus). Šiuo atveju jutiklis veikia kaip atstumo jutiklis.


Šiuo režimu jutiklis sukuria 4...20 mA arba 0...10 V signalą, proporcingą atstumui iki objekto. Jutikliui galima nustatyti veikimo diapazono ribas, taip pat signalo tipą – tiesiogiai arba atvirkščiai proporcingą atstumui. Nepriklausomai nuo jutiklio veikimo diapazono ir tipo, skiriamoji geba visada yra 0,025...0,36 mm. Šiuo atveju jutiklis veikia kaip atstumo jutiklis.		Kai kurios mikrogarsinių jutiklių serijos gali būti naudojamos stebėti 2 ar daugiau netyčia suspaustų lakštų. Ši sistema gali būti naudojama popieriui, plėvelėms, kartonui ar folijai atpažinti. Jutiklis aptinka dvigubų lakštų buvimą arba lakštų nebuvimą. Šiuo atveju jutiklis veikia kaip padėties jutiklis arba artumo jutiklis.


Ultragarsinis jutiklis su skaitmenine išvestimi (IO-Link) Atlieka nuolatinį ryšį visuose sistemos architektūros lygiuose, nuo jutiklio iki viršutinės veikimo diapazono ribos. Išmatuotas atstumas perduodamas valdikliui kaip bitų seka.		Jis veikia tuo pačiu principu kaip ir dvigubo lapo valdymo jutiklis. Kadangi vidinis lipdukų sukibimas su pagrindu yra ryšys be oro sluoksnio tarp jų, lipdukų jutikliai turi būti sukalibruoti pagal pagrindą ir pačius lipdukus.


Sukurta šakės formos ir taip pat veikia kaip vienpusis barjeras. Naudojamas kelio judėjimui valdyti ir sukuria 0...10 V arba 4...20 mA analoginį signalą, proporcingą tako krašto orientacijai.

Naudojimo sritys

	Dėl savo kompaktiškų matmenų jutikliai pico su M18 sriegiu puikiai tinka pramoninių robotų mechaninėms rankoms išdėstyti.			wms-4/4I valdiklis su keturiais analoginiais išėjimais 4...20 mA idealiai tinka plėvelės skersmeniui valdyti ant ekstruderio.

	Ultragarsiniai jutikliai labai tiksliai nustato lentų, stiklo, popieriaus lapų ir plastikinių plokščių klojimo aukštį.			Nuskaitant stiklą ar kitus lygius, plokščius paviršius, ultragarso jutiklis turi būti statmenas paviršiui.
	Etikečių kontrolė
	Sensoriai serija hps+ Dėl slėgiui atsparios jutiklio galvutės galima atlikti lygio matavimus iki 6 barų slėgio aplinkoje. Dėl jutiklio korpuso sriegių jis tinka standartinėms reikmėms.			Kraštų valdymas Ultragarsinių briaunų jutiklių serija bks yra pagaminti šakutės pavidalu ir veikia vienpusio barjero principu. Jutikliai naudojami krašto stebėjimui ir turi 0...10 V arba 4...20 mA analoginį išėjimo signalą, proporcingą krašto orientacijai.
	Sąnario apibrėžimas Esp-4 serijos jutiklis naudojamas aptikti siūles ir etiketes. Galima įsigyti dviejų korpusų versijų M18 ir M12 su išoriniu imtuvu.			Kontūrų valdymas Naudodami kelis tarpusavyje sinchronizuojamus jutiklius, galite nustatyti konvejerio juostos objektų kontūrus. mic+ ir pico+ serijos jutikliai turi įmontuotą sinchronizavimo funkciją ir yra tinkami šiai programai.
	Jei aptinkamas objektas sugeria arba nukreipia ultragarso bangas dėl savo formos ar padėties dėkle, tuomet geriau naudoti jutiklį dvipusio arba atspindinčio barjero režimu. Esant tokiai situacijai, už objekto uždedamas papildomas atšvaitas. Ultragarsinis jutiklis su atskira išvestimi, veikiantis lango režimu, generuoja signalą, kai tik objektas uždengia reflektorių.			Trans-o-prox jutiklių serija užtikrina bekontaktę apsaugą automatiniam valdymui Transporto priemonė(AGV) važiavimo kryptimi. Pramoninio transporto pusėje galima sumontuoti iki keturių ultragarsinių jutiklių. Reguliuojant signalizaciją ir stabdymo diapazonus, transporto priemones galima švelniai sustabdyti prieš kliūtį be specialaus kontaktinio stabdymo mechanizmo ant buferio.
	Šiems tikslams naudojami jutikliai su atskira išvestimi, pavyzdžiui, serija mikrofonas+, asortimentas priklauso nuo dėžutės ar konteinerio dydžio. Jutikliai mikrofonas+25/D/TC, mikrofonas+35/D/TC Ir mikrofonas+130/D/TC Tinka mažose dėžutėse esantiems objektams identifikuoti. Jutikliai mikrofonas+340/D/TC arba mikrofonas+600/D/TC skirtas didesniems konteineriams krauti. Jei dėžutei nuskaityti naudojami keli jutikliai, rekomenduojama naudoti papildomą WMS valdiklį.			Ultragarsiniai jutikliai gali aptikti du ar daugiau vienas prie kito prilipusių lakštų. Sensoriai serija dbk-4 Idealiai tinka naudoti ten, kur naudojamas popierius, pavyzdžiui, spausdinimo presams, spausdintuvams, kopijavimo aparatams ar rinktuvams. Storesnėms medžiagoms, tokioms kaip plastikiniai lakštai ar grubus gofruotas kartonas, naudokite dbk-5 seriją.

Pagrindiniai nustatymai

Įvairūs veikimo režimai ir įrenginių konfigūracijos leidžia naudoti ultragarsinius jutiklius įvairiose automatizuotose programose.

Akloji zona. Apibrėžia mažiausią aptikimo atstumą. Į akląją zoną negalima dėti jokių daiktų ar atšvaitų, nes dėl to matavimai bus neteisingi.

Aptikimo diapazonas. Nurodo didžiausią aptikimo atstumą esant idealioms atspindžio sąlygoms.

Tai tipiška jutiklio veikimo sritis. Jutiklis taip pat gali veikti atstumu iki didžiausio diapazono, jei atspindys yra geras.

Jutiklių montavimo ir darbo su jais taisyklės

Ultragarsiniai jutikliai gali veikti bet kurioje padėtyje. Tačiau reikia vengti vietų, kurios stipriai užterštų jutiklio paviršių. Vandens lašai ir įvairios nuosėdos ant jutiklio paviršiaus gali turėti įtakos darbui, tačiau nedidelis dulkių ar dažų sluoksnis veikimui įtakos neturės. Norint nuskaityti objektus su plokščiu ir lygiu paviršiumi, jutikliai turi būti sumontuoti 90 ±3° kampu. Kita vertus, nelygūs paviršiai gali būti padengti dideliais kampais. Ultragarsinių jutiklių koncepcijoje paviršius laikomas grubiu, kai jo šiurkštumo gylis yra didesnis arba lygus ultragarso bangos ilgiui. Tada garsas atsispindi išsklaidytu pavidalu, todėl veikimo diapazonas yra trumpesnis. Nelygių paviršių atveju turi būti nustatytas didžiausias leistinas kampo nuokrypis ir didžiausias galimas aptikimo diapazonas empiriškai. Garsą sugeriančios medžiagos, tokios kaip vata arba minkštas putplastis, taip pat sumažina veikimo diapazoną. Kita vertus, skystos kietos medžiagos yra labai geri garso atšvaitai.

Montavimo padėtis ir laikas. Du ar daugiau greta sumontuotų jutiklių gali turėti įtakos vienas kitam. Norint to išvengti, jutikliai turi būti įrengti pakankamai dideliu atstumu arba sinchronizuoti vienas su kitu. Šioje lentelėje nurodyti minimalūs montavimo atstumai tarp nesinchronizuotų jutiklių.

Montavimo atstumai turėtų būti laikomi standartinėmis vertėmis. Kai objektai statomi kampu, garsas gali atsispindėti ant gretimo jutiklio. Tokiu atveju minimalūs montavimo atstumai turėtų būti nustatyti eksperimentiškai.

Kai kurie jutikliai gali būti sinchronizuojami vienas su kitu, todėl montavimo atstumai yra trumpesni nei nurodyti lentelėje. Jei ultragarsiniai jutikliai įrengiami mažesniu atstumu nei nurodyta lentelėje, jie turi būti sinchronizuojami vienas su kitu, kad būtų galima atlikti matavimus vienu metu.

Dauguma mikrogarsinių jutiklių turi įmontuotą laiko nustatymą, kuris įjungiamas prijungus 5 kištuką ant jungties. Kiti jutikliai reikalauja išorinio laikrodžio signalo.

Garso peradresavimas. Garso banga gali būti nukreipta be didelių nuostolių naudojant garsą atspindintį, lygų paviršių. Papildomos įrangos pagalba galite nukreipti garsą 90°. Tai gali būti naudojama specialiose programose.

Tikslumas. Absoliutus tikslumas yra tikrojo atstumo tarp jutiklio ir objekto ir jutiklio išmatuoto atstumo neatitikimas. Tikslumas priklauso nuo objekto atspindinčių savybių ir fizinių reiškinių, turinčių įtakos garso greičiui ore. Objektai, kurių atspindžio savybės yra mažos arba kurių paviršiaus nelygumai viršija ultragarso bangos ilgį Neigiama įtaka tikslumui. Tiksliai nustatyti neįmanoma, tačiau paprastai daroma prielaida, kad yra kelių naudojamo viršgarsinio dažnio bangos ilgių paklaida.

Oro temperatūra. Didžiausią įtaką garso greičiui ir tikslumui turi oro temperatūra (0,17%/K), todėl dauguma mikrogarsinių ultragarsinių jutiklių yra temperatūros kompensuojami. Norint nustatyti temperatūros poveikį, dar geriau atlikti lyginamąjį matavimą tam tikru atstumu. Pavyzdžiui, pico serijos jutikliai yra specialiai sukurti tokiems lyginamiesiems matavimams. Temperatūros kompensuojamų jutiklių tikslumas siekia ±1%.

Atmosferos slėgis. Garso greitis plačiame diapazone nepriklauso nuo oro slėgio. microsonic sukūrė specialius jutiklius, skirtus atstumui matuoti esant iki 6 barų slėgio sąlygoms.

Santykinė drėgmė. Skirtingai nuo temperatūros, santykinė oro drėgmė praktiškai neturi įtakos matavimų tikslumui.

Padėties stabilumas R. Padėties stabilumas arba pakartojamumas apibūdina išmatuoto atstumo nuokrypį tomis pačiomis sąlygomis per tam tikrą laikotarpį. Mikrogarsinių jutiklių padėties stabilumas yra mažesnis nei ±0,15%.

Mikrogarsinių ultragarsinių jutiklių aptikimo srities nustatymo metodas

Svarbiausias kriterijus renkantis ultragarsinį jutiklį yra jo aptikimo diapazonas ir susijusi 3D aptikimo sritis. Atliekant ultragarsinį matavimą, įvairūs standartiniai atšvaitai iš išorės įvedami į jutiklio aptikimo zoną tokiu atstumu, kuriuo jutiklis pradeda aptikti šiuos atšvaitus. Objektai gali būti įnešti į aptikimo zoną bet kuria kryptimi.

Raudonos sritys nustatyti plono apvalaus strypo matmenis (10 arba 27 mm, priklausomai nuo jutiklio tipo), charakterizuojant jutiklio veikimo diapazoną.

Norėdami apibrėžti mėlynas sritis: ultragarso pluošto sklidimo kelyje sumontuota plokštelė (500×500 mm). Šiuo atveju taikomas optimalus kampas tarp plokštės ir jutiklio. Taigi, tai rodo didžiausią jutiklio aptikimo sritį. Už mėlynos zonos ribų objekto aptikti nebegalima.

Atšvaitas, kurio atspindžio savybės blogesnės nei apvalus strypas, gali būti aptiktas mažesnėje už raudoną sritį. Savo ruožtu geriausiomis savybėmis pasižymintis atšvaitas bus nustatytas regione tarp raudonos ir mėlynos srities. Jutiklio akloji zona nustato mažiausią priimtiną aptikimo diapazoną. Nereikėtų dėti daiktų ar atšvaitų į akląją zoną, nes tai lems neteisingus matavimus.

Veikimo diapazonai yra parodytos diagramoje. Šiuose diapazonuose jutiklis garantuotai aptiks įprastų atšvaitų buvimą. Taip pat diagramoje parodytos zonos, kuriose jutiklis aptinka gerų atspindinčių savybių turinčius atšvaitus. Maksimalus aptikimo diapazonas visada yra didesnis nei veikimo diapazonas. Diagramos pagrįstos 20 °C, 50% santykine oro drėgme ir Atmosferos slėgis. Konkrečios aptikimo zonos priklauso nuo jutiklio tipo ir jas galite peržiūrėti nuėję į atitinkamo jutiklio skyrių, esantį skirtuke „Aptikimo zonos“.

Šie simboliai techniniuose parametruose apibrėžia
Mikrogarsinių ultragarsinių jutiklių veikimo diapazonas

Garso slopinimas ore priklauso nuo temperatūros ir oro slėgio, taip pat nuo jo santykinės drėgmės. Fiziniai parametrai yra susiję ir turi skirtingą poveikį įvairiems ultragarso dažniams. Paprastumo dėlei galime pasakyti, kad oro susilpnėjimas didėja didėjant temperatūrai ir didėjant drėgmei. Tai sumažina jutiklio veikimo diapazoną.

Esant žemesnei santykinei oro drėgmei ir žemesnei temperatūrai, oro slopinimas mažėja ir atitinkamai padidėja darbo zona.

Veikimo diapazono sumažėjimas daugiausia kompensuojamas jutiklio nustatymais. O esant žemesnei nei 0°C temperatūrai, kai kurie jutikliai gali veikti du kartus didesniu atstumu nei čia parodyta.

Didėjant slėgiui, oro susilpnėjimas žymiai sumažėja. Į šį aspektą reikia atsižvelgti naudojant jutiklį aplinkoje su aukštas kraujo spaudimas. Garso sklidimas vakuume neįmanomas.

Ultragarsiniai jutikliai yra jutimo prietaisai, kurie transformuojasi elektros energijaį ultragarso bangas. Veikimo principas panašus į radarų, nes jie aptinka taikinį pagal nuo jų atsispindinčio signalo interpretaciją. yra pastovi reikšmė, todėl naudojant tokį jutiklį galima nesunkiai nustatyti atstumą iki objekto, atitinkantį laiko intervalą nuo paties signalo išsiuntimo iki aido grąžinimo iš jo.

Ultragarsiniai jutikliai turi daugybę funkcijų, leidžiančių nustatyti jų naudojimo sritį. Galime pabrėžti trumpą atstumą, signalo kryptingumą ir mažą bangos sklidimo greitį. Pagrindinis ultragarsinių jutiklių pranašumas yra gana maža kaina. Automobiliuose jie gali būti naudojami parkavimo sistemoms organizuoti. Ultragarsiniai su padidintu diapazonu yra aktyviai naudojami daugelyje pagalbinių sistemų, skirtų valdyti, jie taip pat naudojami įvairiose transporto priemonių valdymo sistemose automatiniu režimu.

Jutiklio pagrindas gali būti vadinamas keitikliu, kuris sujungia aktyvųjį elementą ir diafragmą. Šiuo atveju keitiklis veikia kaip siųstuvas ir imtuvas. Aktyvus elementas generuoja trumpą impulsą, kuris vėliau gaunamas kaip aidas iš kliūties. Jis pagamintas iš specialios pjezoelektrinės medžiagos. Šiuo atveju aliuminio diafragma veikia kaip jutiklio kontaktinis paviršius, leidžiantis nustatyti akustines charakteristikas. Keitiklio pagrindas yra pakankamai elastingas, kad sugertų vibracijas. Visi elementai yra plastikiniame dėkle su jungtimis.

Ultragarsiniai jutikliai veikia taip: gaudamas signalą iš išorės, aktyvus elementas sukelia diafragmos vibraciją, siunčiant ultragarso impulsus į kosmosą. Kai šios bangos susiduria su kliūtimi, jos atsispindi atgal į keitiklį ir sukuria aktyvaus elemento virpesius, iš kurių pašalinamas elektrinis signalas.

Ultragarsiniai jutikliai turi tokias pagrindines charakteristikas kaip impulsų dažnis, kliūčių aptikimo diapazonas ir atsako greitis. Šiuolaikiniai parkavimo įrenginiai pasižymi 40 kHz dažniu, o aptikimo diapazonas – iki 2,5 metro.

Gamintojai paprastai nenurodo tokio svarbaus parametro kaip žiūrėjimo kampas vertės. Sensoriuose žiūrėjimo kampas dažniausiai nustatomas pagal signalų dažnį ir keitiklio formą bei dydį. Kuo didesnis impulsų dažnis, tuo mažesnis bus žiūrėjimo kampas.

Ultragarsiniai atstumo jutikliai turi daug neabejotinų pranašumų, tačiau jie taip pat turi labai didelių funkcinių apribojimų. Prietaisų našumas ir tikslumas sumažėja esant blogoms oro sąlygoms, taip pat esant didelei taršai. Jutiklis gali perduoti smulkūs daiktai, taip pat mažai atspindintys paviršiai.

Ultragarsinis atstumo jutiklis, kaip ir optinis, plačiai naudojamas automatizacijoje įvairiose pramonės šakose. Skirtingai nuo optinių tolimačių, šio tipo jutikliai turi mažesnį matavimo reikšmių diapazoną, taip pat žymiai mažesnį matavimo greitį.

Yra keletas privalumų: gana didelis prietaiso tikslumas, mažas jautrumas aplinkos oro taršai, objektų paviršiaus spalvai, taip pat turi didžiulį temperatūrų diapazoną, kuriame jis gali būti naudojamas.

Ultragarsiniai jutikliai yra gana kompaktiški, kokybiškos konstrukcijos, neturi įvairių judančių dalių. Be to, įrangai beveik nereikia priežiūros.

Ultragarsiniai jutikliai naudojami apskaičiuojant laiką, per kurį garsas nukeliauja iš įrenginio į objektą ir atgal į jutiklį (difuzijos režimo veikimas), arba patikrinti, ar išsiųstas signalas buvo priimtas konkretaus individualaus imtuvo (priešpriešinio režimo atveju). operacija). .

Padėties jutiklis naudojamas stebėti įvairių mechanizmų buvimą ar vietą, taip pat skaičiuoti esančius objektus. Toks prietaisas taip pat gali būti naudojamas kaip ribinio lygio indikatorius įvairių tipų skysčiams ar birioms medžiagoms.

Ultragarsinio padėties jutiklio veikimo principas palaiko du režimus:

opozicija;
difuzija.

At opozicinis režimas Veikiant siųstuvas ir imtuvas yra atskiri įrenginiai, sumontuoti vienas priešais kitą. Tokiu atveju jungiklio išėjimas bus aktyvuotas, jei ultragarso spindulys susidurs su kliūtimi (objektu).

Yra keletas funkcijų:

Didelis diapazonas, nes ultragarso spindulys signalo atstumą nukeliauja tik vieną kartą;
Gana greitas perjungimas;
Jis nelabai gerai suvokia trukdžius, o tai leidžia jį naudoti gana sudėtingomis sąlygomis;
Palyginti didelė montavimo darbų kaina, nes reikia sumontuoti du jutiklius – siųstuvą ir imtuvą.

Norint autonomiškai įjungti ir išjungti apšvietimą, visai nebūtina pirkti specialaus įrenginio. Tai galite padaryti vadovaudamiesi žingsnis po žingsnio instrukcijomis.

Prieš montuojant jutiklį, būtina jį sureguliuoti ir išvengti paviršiaus užteršimo, nes tai gali neigiamai paveikti detektoriaus veikimą.

Difuzijos režimas darbas vadinamas jutiklių veikimu tuo atveju, kai emiteris ir imtuvas yra tame pačiame korpuse. Dėl šios priežasties montavimo darbų kaina yra minimali, nes reikia taisyti ir sukonfigūruoti tik vieną įrenginį.
Tačiau jam būdingas ilgesnis atsako laikas, nei būdingas tiems, kurie veikia opoziciniu režimu.

Atstumo ir poslinkio jutiklių savybės

Ultragarsinių atstumo jutiklių veikimo principas ir judėjimas praktiškai nesiskiria nuo aukščiau aptarto įrenginio. Vienintelis nedidelis skirtumas yra tas, kad išvestyje yra analoginis, o ne atskiras signalas.

Šio tipo jutikliai naudojami linijiniams atstumo iki aptikto objekto indikatoriams paversti elektriniais signalais, atitinkančiais 4-20 mA arba 0-10 voltų standartą. Matavimo tikslumas yra bent 0,5 mm, kai atstumas mažesnis nei vienas metras, ir maždaug 1 mm, jei atstumas didesnis nei vienas metras.

Norėdami užtikrinti saugų namų elektros tinklo naudojimą, turite žinoti. Tokiu atveju montavimo metu būtina atsižvelgti į niuansus skirtingi tipaišią apsauginę įrangą.

Tačiau prieš montuojant mašiną elektros skydelyje, būtina ją įvertinti įvairiose situacijose. Montavimo ir keitimo sėkmė priklauso nuo teisingai sudarytų standartinių schemų ir griežto montavimo darbų etapų laikymosi.

Sensoriams su analogine išvestimi ir reguliuojama viršutine matavimo riba reikia nurodyti viršutinę atstumo matavimo ribą. Tai daroma dėka įpjovos potenciometro, kuris yra ant prietaiso korpuso.

Ultragarsiniai atstumo ir poslinkio jutikliai, turintys analoginę išvestį ir galimybę įsiminti veikimo diapazoną, suteikia tokią funkciją kaip apatinės ir viršutinės matavimo ribų nustatymų fiksavimas.
Taip yra dėl tam tikros nepastovios atminties ir aparatinės įrangos programavimo metodo naudojimo. Norėdami nustatyti veikimo diapazoną, prieš jutiklį turite pastatyti objektą netoli pirmosios matavimo ribos, tada paspauskite mygtuką, kad įsimintų ir perkeltumėte objektą į kitą ribą, tada dar kartą paspauskite šį mygtuką.

Kaip veikia jutiklis su dviem skaitmeniniais išėjimais?

Ultragarsinis jutiklis su dviem skaitmeniniais išėjimais ir perjungimo slenksčių atmintimi turi daugybę funkcijų. Taigi, norint reguliuoti slenkstį, būtina, kad kritimo kiekis arba skysčio lygis neviršytų vienos vertės arba būtų žymiai mažesnis už kitą. Šio reguliatoriaus pavarą galima prijungti tik prie vieno įrenginio korpuso. Dviejų išėjimų slenksčiai reguliuojami jutiklio skydelyje esančiu mygtuku.

Galimybė įrengti du jutiklius arti vienas kito paaiškinama jų kintamo veikimo organizavimu, kuris leidžia naudoti tokią funkciją kaip sinchronizavimo įvestis. Dėl to galima sukurti valdiklį su keturiais slenksčiais, kurie atlieka nepriklausomus matavimus abiejose atsako slenksčių porose.

Naudojant ultragarso jutiklio grandinę, siekiama dviejų lygių talpyklose esančių skysčių reguliavimo sistemos.
Pirmasis jutiklis matuoja valdymo lygius, o antrasis – avarinius lygius. Veiksmų sinchronizavimo dėka įrenginiai veikia netrukdydami vienas kitam.