bạn đã bao giờ muốn đo khoảng cách của một vật thể với một mục tiêu cụ thể? bạn có thể sử dụng một máy phát sóng siêu âm với một cảm biến siêu âm. các mạch điện tử thường sử dụng các thành phần này để tạo ra sóng siêu âm. vì vậy, nó có thể đo đạc sự gần gũi của vật thể. vì vậy, chúng rất hữu ích cho các mục đích định vị của robot. Không chỉ vậy, loại cảm biến này cũng có nhiều ứng dụng khác nhau trong nhiều lĩnh vực, bao gồm công nghiệp, y tế, tự động hóa…
tài liệu này mô tả mạch cảm biến siêu âm để bạn biết được các tính năng của chúng. Vậy hãy bắt đầu nào!
bộ chuyển đổi siêu âm là gì?
bộ chuyển đổi siêu âm
bộ chuyển đổi siêu âm hoạt động như một cảm biến liên quan đến âm thanh, chuyển đổi loại năng lượng thành năng lượng siêu âm. thiết bị này truyền tín hiệu điện lên vật thể và gửi chúng trở lại bộ cảm biến. khi điều này xảy ra, nó đo khoảng cách của vật thể thay vì cường độ tín hiệu. nó cũng dựa vào sóng siêu âm để đo các thông số cụ thể. Ngoài ra, nó có phạm vi tần số siêu âm cao hơn 20 kHz, rất phù hợp để đo khoảng cách.
cảm biến siêu âm 40 kHz.
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ
Tóm lại, loại cảm biến này có thể phát hiện nhiều loại vật liệu, bao gồm kim loại, phi kim loại, trong suốt và các đối tượng màu. nó cũng có thể nhận dạng chất lỏng, chất rắn và vật chất tinh vi.
cấu trúc bên trong của cảm biến siêu âm.
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ
các thiết bị này có mặt sau, kháng nghiệm và các thành phần di chuyển. Trong trường hợp này, các tinh thể hoặc các cấu phần điện tử hoạt động sẽ chuyển đổi điện thành năng lượng siêu âm. Vì vậy, thiết bị này hấp thụ năng lượng siêu âm và chuyển nó thành điện. và dĩ nhiên, nó đã đảo ngược quá trình đó.
ngoài ra, bộ chuyển đổi có bộ nhận tín hiệu, bộ phát tín hiệu, nguồn điện và cơ chế điều khiển. đồng thời, máy phát tín hiệu có một máy rung 15 mm. Các bộ cảm biến này hoạt động giống như loa siêu âm và micrô, tạo và nhận các sóng âm thanh cao tần.
Do điểm Curie cao của vật liệu điện áp, cảm biến này hoạt động ở nhiệt độ thấp cho mục đích chẩn đoán, tiêu thụ điện năng tối thiểu. nó cũng có thể làm việc trong một thời gian dài mà không ảnh hưởng đến mạch điện. đồng thời, các cảm biến y tế hoạt động ở nhiệt độ cao. các thiết bị này thường phụ thuộc vào các thiết bị làm mát giúp ngăn chặn hư hỏng.
bộ chuyển đổi sóng siêu âm hoạt động
các máy dò siêu âm có thể phát hiện các lỗi hoặc khuyết tật trong thép.
áp dụng một tín hiệu điện vào bộ chuyển đổi sóng siêu âm sẽ tạo ra sóng âm. khi phát hiện ra sự nhiễu loạn, sóng âm thanh sẽ phản hồi lại tín hiệu của bộ chuyển đổi. nó cũng dao động trong một dải tần số nhất định. kết quả là tiếng vang được chuyển đổi thành tín hiệu điện.
sau đó, thiết bị đo thời gian cần thiết để phát ra âm thanh và nhận được tiếng vang. khi cảm biến hoạt động ở tần số 40 kHz, các xung siêu âm sẽ được phát tán vào không khí.
đèn huỳnh quang không ảnh hưởng đến khả năng phát hiện vật thể.
Nói chung, vật liệu đen, khói, ánh sáng mặt trời, đèn huỳnh quang và bụi không ảnh hưởng đến hiệu năng của bộ cảm biến. vì vậy, nó có lợi thế rõ ràng hơn cảm biến hồng ngoại. thêm vào đó, bộ cảm biến siêu âm có khả năng ngăn chặn tiếng ồn. tuy nhiên, các dao động nhiệt độ cao có thể gây nhiễu các vật thể.
thiết bị này cũng phụ thuộc vào siêu âm để tính toán khoảng cách sử dụng công thức sau:
D = ½ * T * C
Trong trường hợp này, D là khoảng cách và T là khoảng thời gian giữa các sóng siêu âm được gửi và nhận. C là tốc độ âm thanh.
mạch chuyển đổi sóng siêu âm
Các cần thiết:
mạch tích hợp 555-1 x
2N2222 Transistor – 1x
Cảm biến siêu âm – 1x
điện trở 1 k – 2 x
Điện trở 2K – 1x
Điện trở 5K – 1x
Bộ cảm biến 0.01fuF – 1x
3,3 nF điện tích – 1x
cách thức hoạt động:
nhiều mạch phát sóng siêu âm có bộ hẹn giờ 555 ic.
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ
Thông thường, IC 555 hoạt động ở chế độ dao động đa trạng thái không ổn định hoạt động như một máy dao động. Điều này tạo ra một xung sóng vuông cố định tới 40 kHz. Đồng thời, công thức F = 1: 44 / ((R2 + 2 R1) C2 đặt giá trị tần số đầu ra. Trong khi đó, các thành phần điện tử R1, R2 và R3 cung cấp 40 KHz cho đầu ra.
nó cũng có một cảm biến siêu âm, chuyển đổi xung đầu vào thành sóng siêu âm tương ứng với tần số. chúng chứa các tinh thể điện áp, chúng có thể thay đổi kích cỡ một khi chúng nhận được điện áp. tinh thể dao động khi nhận được tín hiệu đầu vào, buộc chúng tạo ra sóng âm thanh cao tần.
đồng thời, 2 n 2222 transistor điều khiển cảm biến. bạn có thể sử dụng tinh thể thay vì 555 để đạt được sự dao động ổn định.
loại cảm biến siêu âm
hiện nay, có nhiều loại bộ chuyển đổi sóng siêu âm trên thị trường. chúng bao gồm các tham số cơ bản, bao gồm tần số, diện tích và sự sắp xếp của các tinh thể điện tử. bạn sẽ tìm thấy loại hiệu quả nhất dưới đây:
tính tuyến tính: các tính năng của cảm biến này là các tinh thể điện tử có mảng tuyến tính.
Mảng pha: Mảng pha có diện tích nhỏ hơn, hỗ trợ tần số thấp từ 2 MHz đến 7 MHz.
tiêu chuẩn: cũng được gọi là bộ chuyển đổi siêu âm cong hoặc bộ chuyển đổi siêu âm thông thường, loại này bao gồm một bóng bán dẫn điện xoắn. bạn sẽ thấy những tính năng này được thực hiện trong một loạt các ứng dụng kiểm tra.
Ngoài ra, bạn có thể sử dụng các bộ chuyển đổi dây hoãn, bộ chuyển đổi liên lạc, bộ chuyển đổi hai cấu phần, bộ chuyển đổi ngậm và bộ chuyển đổi xiên. tất nhiên, những loại khác nhau này có các ứng dụng kiểm tra không phá hủy.
Ứng dụng
máy siêu âm có bộ chuyển đổi siêu âm.
bộ chuyển đổi âm thanh có các ứng dụng khác nhau trong một loạt các lĩnh vực. chúng tôi đã liệt kê một số ở dưới đây.
các xét nghiệm y tế, chữa bệnh ung thư, kiểm tra tim và mắt, và xét nghiệm nội tạng.
Phát hiện mục tiêu
đo khoảng cách giữa mục tiêu và vật thể
bức ảnh này cho thấy cách cảm biến siêu âm phát hiện vật thể và khoảng cách của nó.
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ
tự động hóa
quản lý hàng tồn kho
nhận diện các lỗi nhỏ
cảm biến siêu âm có thể phát hiện ra sự cố nhỏ. nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ
mức độ chất lỏng và dòng chảy
ngành y sinh học
sức mạnh
kiểm soát mức độ và giám sát
quản lý dây chuyền sản phẩm
phát hiện ngắt kết nối
ưu và nhược điểm
Lợi ích:
cảm biến siêu âm có thể phát hiện chất rắn, chất lỏng hoặc khí. chúng tôi đã liệt kê những lợi ích của bộ cảm biến siêu âm dưới đây:
có thể phát hiện tất cả các loại vật liệu và đo mọi loại vật liệu.
nhiệt độ, bụi và nước không ảnh hưởng đến hiệu suất.
làm việc trong bất kỳ môi trường thích hợp nào.
thường được sử dụng để cung cấp các đo lường cao.
sau đây là các nhược điểm liên quan đến cảm biến siêu âm:
nhược điểm:
nhiệt độ cao có thể ảnh hưởng đến cảm biến.
phát hiện sự thay đổi là kết quả không thể đoán trước được của việc chuyển đổi nhiệt độ.
cực kỳ nhạy cảm với các dao động nhiệt độ.
Bởi vì các mục tiêu nhỏ nhỏ và mỏng, chúng không thể phát hiện được phản chiếu của chúng.
tóm tắt
Cảm biến siêu âm rất hữu ích và có cấu trúc tốt, làm cho robot dẫn đường dễ dàng tránh mục tiêu hơn. nó có thể được sử dụng khác nhau trong các ứng dụng khác. trong trường hợp này, nó có thể giúp xác định vai trò của nó trong việc phát hiện các đối tượng và đo khoảng cách. nói chung, các yếu tố môi trường thay đổi sẽ không ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu năng tổng thể. Do đó, bụi, ánh sáng mặt trời và nước sẽ không ngăn các xung siêu âm đến điểm đến và trở lại. vì vậy bộ phận này có thể hoạt động bất cứ lúc nào.
có vấn đề gì với cảm biến siêu âm không? liên lạc với chúng tôi bất cứ lúc nào!