Como os sensores ultrassônicos funcionam?

Sensores ultrassônicos são dispositivos que convertem sinais ultrassônicos em outros sinais de energia (geralmente sinais elétricos) para medir a distância do sensor ao objeto de destino. A onda ultrassônica é uma onda mecânica com uma frequência de vibração superior a 20kHz e possui as características de alta frequência, comprimento de onda curto e fenômeno de difração pequeno, especialmente boa diretividade, que pode se tornar raios e se propagar direcionalmente.

O sensor ultrassônico pode ser usado como sensor de distância ultrassônica para medir a distância de um objeto de destino, detectar a presença de e o movimento do objeto, aplicando os sinais elétricos ao transdutor cerâmico de 40kHz (transmissor) para transmitir ondas ultrassônicas e converter o som refletido em sinais elétricos (referência à imagem).

Um par de sensor ultrassônico é composto por um transmissor e receptor que estão disponíveis como unidades separadas ou incorporadas como unidade única. A imagem abaixo mostra o transmissor e receptor ultrassônico de 40kHz de 40kHz. (Você pode encontrar mais informações no site da Manorshi: www.manorshi.com )

Trabalho de sensores ultrassônicos

O transmissor ultrassônico usa um cristal piezocerâmico preso com uma folha de metal cônica. Quando uma tensão elétrica é aplicada ao piezocerâmico, ela vibra com expansão e contração contínuas. Como resultado, de acordo com a propriedade do material piezoelétrico, são geradas ondas ultrassônicas que se propagam retas devido à forma cônica do ressonador.

Os receptores ultrassônicos trabalham com o conceito exatamente oposto. Quando a onda ultrassônica atinge o ressonador, o vibrador conectado (placa de metal) vibra. Ao enfiar a vibração do disco cerâmico piezoelétrico no vibrador, uma corrente é gerada de acordo com as características do material cerâmico piezoelétrico. Essa corrente é retirada dos dois leads externos.

Em suma, os sensores ultrassônicos podem transmitir e receber ondas ultrassônicas. Ao transmitir ondas ultrassônicas, converte energia elétrica em ondas ultrassônicas; Ao receber ecos, converte a vibração de ondas ultrassônicas em sinais elétricos, por isso é chamado de 'transdutor ultrassônico'.

Características de desempenho de sensores ultrassônicos

Devido às características estruturais da bolacha piezoelétrica circular, as ondas ultrassônicas emitidas têm uma certa diretividade, e a seção transversal do feixe é semelhante a uma elipse, portanto a faixa de detecção é limitada. O ângulo de detecção do plano horizontal é de 120 graus e o ângulo de detecção do plano vertical é de 60 graus.

Características de sensores ultrassônicos

1. Estrutura simples e fabricação conveniente;

2. Não é facilmente interferido por campos eletromagnéticos ambientais;

3. O ultrassom não é sensível à luz e cor e pode ser usado para identificar objetos transparentes e mal reflexivos.