Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, cấu tạo của cảm biến siêu âm. Qua tìm hiểu của cá nhân tôi về các loại cảm biến siêu âm có trên thị trường tôi xin gửi cho các bạn file powerpoint về tìm hiểu các nguyên lý hoạt động, cấu tạo , cũng như các loại cảm biến siêu âm có trên thị trường hiện nay, mời các bạn tham khảo nhé.
Trang 1Đề tài :Tìm Hiểu Cảm Biến Siêu
âm (Ultrasonic Sensors)
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN DUY ANH
Học viên thực hiện: Võ Thanh Lâm MSHV: 1770541
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA
Trang 2CẢM BIẾN SIÊU ÂM
☼ Cảm biến siêu âm phát ra các xung âm thanh tần số ngắn, tần
số cao theo khoảng thời gian đều đặn Chúng lan truyền trong không khí với tốc độ âm thanh (khoảng 343.2 m/s) Nếu chúng gặp một vật thể, chúng sẽ phản xạ trở lại dưới dạng tn hiệu
phản hồi và tự tnh toán khoảng cách tới đích dựa trên khoảng thời gian giữa phát ra tn hiệu và nhận về
☼ Cảm biến siêu âm có thể phát hiện ra hầu hết các đối tượng là kim loại hoặc không phải là kim loại, chất lỏng hoặc chất rắn, vật trong hoăc mờ đục (những vật có hệ số phản xạ sóng âm thanh
đủ lớn)
Trang 3CẢM BIẾN SIÊU ÂM
1 Khái Niệm :
Một số hình ảnh về cảm biến siêu âm:
Trang 42 Ưu điểm, nhược điểm của cảm biến tiệm cận siêu âm
a Ưu điểm:
► Vùng cảm biến rộng khoảng cách phát hiện vật thể có
thể lên đến vài m
► Đo được khoảng cách của vật di chuyển
► Ít ảnh hưởng bởi loại vật liệu và bề mặt vật liệu
► Ít ảnh hưởng bởi màu sắc, có thể dùng để xác định các vật thể có màu sắc và vật liệu khó phân biệt
► Tín hiệu đáp ứng tuyến tính với khoảng cách Lý tưởng cho các ứng dụng như theo dõi các mức vật chất, mức độ chuyển động của đối tượng
Trang 52 Ưu điểm, nhược điểm của cảm biến tiệm cận siêu âm
a Ưu điểm:
► Có thể phát hiện vật nhỏ ở khoảng cách xa
► Ít bị suy giảm trong môi trường nước
► Có thể phát hiện được vật thể trong suốt ( vật liệu thủy tinh )
► Có thể làm việc trong một môi trường dơ và bụi
► Ít ảnh hưởng độ chính xác bởi áp suất không khí, độ ẩm, khói bụi, hơi nước và các chất ô nhiễm trong không khí
► Có công dụng tốt trong phát hiện các đối tượng khu vực không khí sương mù ,môi trường chất lỏng bay khắp nơi
Trang 6► Sóng phản hồi bị ảnh hưởng của sóng âm thanh tạp âm.
► Cần một khoảng thời gian sau mỗi lần sóng phát đi để sẵn sàng nhận sóng phản hồi , thời gian tác động chậm hơn cảm biến khác
► Khó phát hiện vật có mật độ vật chất thấp (bọt, vải
quần áo, ) ở khoảng cách xa
► Nhạy cảm với nhiệt độ, môi trường xung quanh và
không thể nhận biết nếu ở môi trường chân không
2 Ưu điểm, nhược điểm của cảm biến tiệm cận siêu âm
a Ưu điểm:
b Nhược điểm:
Trang 73 Phân loại cảm biến siêu âm
Có 02 loại
• Tín hiệu trả về dạng ngỏ ra analog 4-20mA, 10VDC
0-• Tín hiệu trả về có ngỏ ra dạng transistor NPN, PNP với trạng thái NO/NC lựa chọn
E4PA-N omron E4C-UDA omron
Trang 84 Một số ứng dụng của cảm biến tiệm cận siêu âm
Từ lâu thì cảm biến siêu âm đã được sử dụng trong các
lĩnh vực như:
• ► Rada siêu âm(sona) dùng để phát hiện các mục tiêu thăm dò dưới nước như tham dò đáy biển, phát hiện tàu ngầm, đàn cá Nhờ vào ưu điểm ít bị suy giảm trong môi trường nước
• ► Phát hiện phóng điện cục bộ trong MBA Khi có
phóng điện trong MBA sẽ phát sinh sóng siêu âm lan truyền trong dầu Nhờ bộ cảm biến siêu âm gắn trên
thùng dầu có thể phân tích sóng tới và sóng phản xạ của nguồn phóng điện và xác định chính xác vị trí của dây quấn MBA có phóng điện cục bộ
Trang 9• ► Trong nghành y tế : ra đa siêu âm giúp bác sĩ có thể nhìn thấy nội tại của cơ thể, chẩn đoán chính xác khối
u, thai nhi
• ► Cảm biến siêu âm còn được ứng dụng rộng rãi trong các nghành gia công kim loại Sóng siêu âm là sóng cơ đàn hồi mang năng lượng có thể làm sạch các bề mặt chi tiết trước khi gia công như mạ, hàn
• ► Trong kĩ thuật đo và kiểm tra công nghiệp việc đo và phân tích khi chùm siêu âm được chiếu lên bề mặt
kiểm tra giúp ta phát hiện được trạng thái bề mặt và các khuyết tật bên trong cấu trúc
4 Một số ứng dụng của cảm biến tiệm cận siêu âm
Trang 10• ► Ngoài ra cảm biến siêu âm còn dùng để
điều khiển mực chất lỏng, đo khoảng cách hay
độ cao của các vị trí sản phẩm trên dây
chuyền, băng tải, dùng để phát hiện ra người, phát hiện dây bị đứt, phát hiện chiều cao, phát hiện xe và nhiều ứng dụng quan trọng khác trong cuộc sống.
4 Một số ứng dụng của cảm biến tiệm cận siêu âm
Trang 114 Một số ứng dụng cụ thể của cảm biến tiệm cận siêu âm
Hình ảnh cụ thể của ứng dụng cảm biến siêu âm hiện nay
Trang 124 Một số ứng dụng cụ thể của cảm biến tiệm cận siêu âm
Hình ảnh cụ thể của ứng dụng cảm biến siêu âm hiện nay
Trang 134 Một số ứng dụng cụ thể của cảm biến tiệm cận siêu âm
Hình ảnh cụ thể của ứng dụng cảm biến siêu âm hiện nay
Phát hiện các vật thể rất phẳng khó phát hiện quang học bằng cách sử dụng phát hiện cạnh
Điều chỉnh và giám sát mức
độ làm đầy chất lỏng và vật
liệu rời
Trang 144 Một số ứng dụng cụ thể của cảm biến tiệm cận siêu âm
Hình ảnh cụ thể của ứng dụng cảm biến siêu âm hiện nay
Phát hiện các đối tượng có hình
dạng khác nhau Giám sát sự hiện diện của các đối tượng khác nhau trong các
thùng chứa
Trang 154 Một số ứng dụng cụ thể của cảm biến tiệm cận siêu âm
Hình ảnh cụ thể của ứng dụng cảm biến siêu âm hiện nay
Phát hiện hàng hóa chưa
được sản xuất hoặc chưa
hoàn thành
Phát hiện vết rách hoặc nước mắt trên giấy và cuộn kim loại ,cuộn phim, hàng dệt may, và cuộn dây
Trang 164 Một số ứng dụng cụ thể của cảm biến tiệm cận siêu âm
Hình ảnh cụ thể của ứng dụng cảm biến siêu âm hiện nay
Khi sử dụng nhiều cảm biến:
Thực hiện chế độ đồng bộ hóa
đơn giản làm tăng phạm vi phát
hiện và giảm nhiễu lẫn nhau
Kiểm soát đường kính Điều chỉnh việc cán và tháo các vật liệu khác nhau cho mục đích giám sát quy trình
Trang 174 Một số ứng dụng cụ thể của cảm biến tiệm cận siêu âm
Hình ảnh cụ thể của ứng dụng cảm biến siêu âm hiện nay
Đo kích thước tất cả các đối
Trang 184 Một số ứng dụng cụ thể của cảm biến tiệm cận siêu âm
Hình ảnh cụ thể của ứng dụng cảm biến siêu âm hiện nay
Đo khoảng cách cho các
vật liệu khác nhau đảm
bảo định vị đáng tin cậy
Phòng chống va chạm Phát hiện các vật cản trên một khu vực rộng lớn để điều khiển và phanh xe
Trang 194 Một số ứng dụng cụ thể của cảm biến tiệm cận siêu âm
Hình ảnh cụ thể của ứng dụng cảm biến siêu âm hiện nay
Hai cảm biến siêu âm cung cấp đường kính cu n và kiểm ôsoát sự căng bằng cách cung cấp kết quả đầu ra ty l thu n ê âvới khoảng cách và đường kính cu nô
Trang 205.Bố trí cảm biến siêu âm
Cho phép
Đô nghiêng tối đa cho mục tiêu phẳng, mịn
Trang 215.Bố trí cảm biến siêu âm
Nếu m t mục tiêu ô
có nhi t đ cao, ê ô định vị cảm biến và mục tiêu trên m t ô
m t phẳng đứng và ă khu vực nhi t đ ê ô mục tiêu thấp để tránh các dòng không khí nóng
Trang 225.Bố trí cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm phải được gắn bên ngoài vùng chết
Đảm bảo phát hi n mục tiêu ê
Có thể phát hi n mục tiêu ê
Trang 235.Bố trí cảm biến siêu âm
Trang 245.Bố trí cảm biến siêu âm
Trang 255.Bố trí cảm biến siêu âm
Kích thước mục tiêu so với điểm chùm tia
Trang 265.Bố trí cảm biến siêu âm
Trang 27Tên sản phẩm Cỡ hình trụ Kc phát hiện Kết nối Ngõ ra PNP Ngõ ra NPN
Trang 28Recommend theo khoảng cách-omron
Trang 29Kháng chấn đ ng ô
Hãng keyence
Trang 30Tên sản phẩm Chuẩn đầu ra
Recommend theo chuẩn ra-omron
Kích thước (mm) & khoảng cách phát hiện : D= 34 x 82 : 3-25mm
Nguồn :10-40 VDC; 90-250 VAC
Trang 31Recommend theo Model DC 3 dây và model AC 2 dây -omron
Trang 32Hãng keyence