- Cảm biến tiệm cận siêu âm có thể phát hiện hầu hết các loại đối tượng kim loại hoặc không phải là kim loại, chất lỏng hoặc chất rắn, vật trong hoặc mờ đục (những vật có hệ số phản xạ sóng âm thanh đủ lớn).
40
Hình 3.9. Cảm biến tiệm cận siêu âm
a. Cấu tạo: Gồm có 4 phần chính + Bộ phận phát và nhận sóng siêu âm + Bộ phận so sánh + Mạch phát hiện + Mạch điện ngõ ra b. Nguyên lý hoạt động
- 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. Nếu chúng gặp một vật thể, chúng sẽ phản xạ trở lại dưới dạng tín hiệu phản hồi và tự tính toán khoảng cách tới đích dựa trên khoảng thời gian giữa phát ra tín hiệu và nhận về.
- Các cảm biến công nghiệp hoạt động với tần số 25 khz đến 500 Khz. Các cảm biến trong lãnh vực y khoa thì hoạt động với khoảng tần số từ 5MHz trở lên. Tần số hoạt động của cảm biến tỉ lệ nghịch với khoảng cách phát hiện cảm biến.
c. Ưu nhược điểm của cảm biến tiệm cận siêu âm * Ưu điểm
- Khoảng cách mà cảm biến có thể phát hiện vật thể lên tới 15m.
- Sóng phản hồi của cảm biến không phụ thuộc màu sắc của bề mặt đối tượng hay tính chất phản xạ ánh sáng của đối tượng
- Tín hiệu đáp ứng của cảm biến tiệm cận siêu âm analog là tỉ lệ tuyến tính với khoảng cách. Điều này đặc biệt lý tưởng cho các ứng dụng như theo dõi các mức của vật chất, mức độ chuyển động của đối tượng.
41
- Yêu cầu đối tượng có một diện tích bề mặt tối thiểu (giá trị này tùy thuộc vào từng loại cảm biến).
- Chịu ảnh hưởng của các sóng âm thanh tạp âm.
- Yêu cầu một khoảng thời gian sau mỗi lần sóng phát đi để sẵn sàng nhận sóng phản hồi. Kết quả thời gian đáp ứng chậm hơn các cảm biến khác khoảng 0,1 s.
- Với các đối tượng có mật độ vật chất thấp như bọt hay vải (quần áo) rất khó
để phát hiện với khoảng cách lớn.
- Bị giới hạn khoảng cách phát hiện nhỏ nhất.
- Sự thay đổi của môi trường như nhiệt độ (vận tốc âm thanh phụ thuộc vào
nhiệt độ), áp suất, sự chuyển không đồng đều của không khí, bụi bẩn bay trong không khí gây ảnh hưởng đến kết quả đo.
- Nhiệt độ bề mặt của đối tượng của ảnh hưởng đến phạm vi hoạt động của cảm biến.
d. Một số ứng dụng của cảm biến tiệm cận siêu âm
Phát hiện sự hiện diện, không hiện diện của đối tượng trong suốt bằng thủy tinh.
Dùng trong điều khiển mực chất lỏng.
Đo khoảng cách, độ cao, hay vị trí của phiến gỗ trên dây chuyền
42
Phát hiện người Phát hiện đường kính
Phát hiện dây bị đứt Đo mực chất lỏng
Đo mực chất lỏng trong lọ (có cổ nhỏ)
43
Đếm chai Phát hiện giấy bị đứt
Phát hiện xe Phát hiện chiều cao (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.10. Một số ứng dụng của cảm biến tiệm cận siêu âm