Conhecimento do setor | A história dos sensores ultrassônicos começa com um bastão...
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- 2024/5/29
Resumo
Sensores ultrassônicos de proximidade são dispositivos que usam ondas sonoras para medir distâncias. Eles podem emitir ultrassom de alta frequência e receber ondas sonoras refletidas para determinar a posição e a distância de objetos. Este tipo de sensor é amplamente utilizado em vários campos, como radar reverso automotivo, medição industrial, controle de nível de líquido, etc.
Já no século XVIII, o missionário e biólogo italiano Spallanzani descobriu que os morcegos dependem de um grito (ultrassom) que os humanos não conseguem ouvir para localizar obstáculos ao estudar as atividades dos morcegos à noite. Depois que os morcegos emitem ondas ultrassônicas, eles dependem dos ecos retornados para determinar a distância, o tamanho, a forma e o movimento dos objetos.
Do final do século XIX ao início do século XX, após a descoberta do efeito piezoelétrico e do efeito piezoelétrico inverso na física, as pessoas encontraram uma maneira de usar a eletrônica para gerar ultrassom, o que rapidamente abriu o capítulo do desenvolvimento e promoção da tecnologia de ultrassom. Em 1922, a definição de ultrassom foi proposta pela primeira vez, e o ultrassom se tornou um conceito totalmente novo. A Alemanha também teve a primeira patente de invenção para terapia de ultrassom.
Após ser descoberto, o ultrassom tem sido amplamente utilizado em várias indústrias. Desde o século XX, os sensores ultrassônicos têm sido amplamente utilizados em várias indústrias e se tornaram uma categoria importante de sensores industriais. Esta edição apresentará brevemente o que são sensores ultrassônicos e como usá-los na produção industrial.
O que é um sensor ultrassônico?
Sensores ultrassônicos são sensores que convertem sinais ultrassônicos em outros sinais de energia (geralmente sinais elétricos). Ondas ultrassônicas são ondas mecânicas com frequência de vibração maior que 20 kHz. Elas têm as características de alta frequência, comprimento de onda curto, pequeno fenômeno de difração, especialmente boa direcionalidade e a capacidade de se propagar de forma direcional como raios. Ondas ultrassônicas têm grande poder de penetração para líquidos e sólidos, especialmente em sólidos opacos à luz solar. Quando ondas ultrassônicas encontram impurezas ou interfaces, elas produzem reflexões significativas para formar ecos refletidos e, quando encontram objetos em movimento, podem produzir o efeito Doppler; são amplamente utilizadas na indústria, defesa nacional, biomedicina, etc.
Princípio de funcionamento do sensor ultrassônico
A operação básica de um sensor ultrassônico é semelhante à maneira como os morcegos usam a ecolocalização para encontrar insetos em voo. O transmissor emite ondas sonoras curtas e de alta frequência, chamadas "chirs", com uma frequência entre 23 kHz e 40 kHz. Quando esse pulso sonoro atinge um objeto, algumas das ondas sonoras são refletidas de volta para o receptor. Ao medir o intervalo de tempo entre o sinal ultrassônico sendo enviado e recebido pelo sensor, a distância até o objeto pode ser calculada usando a seguinte fórmula.
d=0,5*t*c
Onde:
d = distância (metros)
t = intervalo de tempo entre o envio e o recebimento (segundos).
c = velocidade do som (343 metros por segundo).
O sensor ultrassônico mais simples é configurado com o transmissor e o receptor próximos um do outro. Esse arranjo maximiza a quantidade de som que viaja em linha reta do transmissor enquanto reflete em linha reta para o receptor, ajudando a reduzir erros de medição.
Aplicações típicas de sensores ultrassônicos
1. Detecção de nível de líquido
A detecção de nível de líquido é a aplicação mais comum de sensores ultrassônicos porque eles podem detectar líquidos de qualquer tonalidade ou opacidade; além disso, o método de detecção sem contato não entra em contato com o líquido, portanto não haverá problemas de segurança ao detectar substâncias voláteis.
2. Detecção de folhas simples e duplas
O sensor de detecção de folha única e dupla de tecnologia ultrassônica é usado principalmente para detectar a folha única passando pelo objeto inspecionado e a função de alarme de folha dupla e folha múltipla. Não é limitado pela vibração, material e cor do objeto inspecionado. É amplamente usado em máquinas de impressão de papel, máquinas de montagem, máquinas de dobra, máquinas de embalagem, células solares, fabricação de wafers de silício, etiquetagem, fabricação de PCB, etc.
3. Detecção geral de objetos
A outra é a detecção geral de objetos, que tem as vantagens de alto desempenho de custo e simplicidade. É amplamente usada em detecção de prevenção de colisões de veículos, identificação de pessoal, detecção de presença, classificação de caixas, detecção de paletes de empilhadeiras, contagem de garrafas em máquinas de envase de bebidas e contagem de objetos em linhas de produção.
