Czujnik ultradźwiękowy
Słownik kwalifikacji ELM.06 - Eksploatacja i programowanie urządzeń i systemów mechatronicznych
Czujnik ultradźwiękowy służy do bezkontaktowego wykrywania obiektów oraz pomiaru odległości. W robotach mobilnych jest często stosowany do określania dystansu od przeszkód, np. ścian, elementów maszyn lub innych obiektów znajdujących się na trasie ruchu.
Zasada działania
Czujnik wysyła falę ultradźwiękową, czyli dźwięk o częstotliwości wyższej niż słyszalna dla człowieka. Fala odbija się od przeszkody i wraca do odbiornika. Elektronika czujnika mierzy czas od wysłania impulsu do odebrania echa.
Odległość oblicza się na podstawie czasu przelotu fali:
s = v * t / 2
Gdzie:
- s – odległość od przeszkody,
- v – prędkość dźwięku w powietrzu,
- t – czas przelotu tam i z powrotem.
Dzielenie przez 2 jest konieczne, ponieważ fala pokonuje drogę do przeszkody i z powrotem.
Zastosowanie w mechatronice
Czujniki ultradźwiękowe wykorzystuje się m.in. do:
- pomiaru odległości robota mobilnego od przeszkód,
- wykrywania obecności obiektu,
- kontroli poziomu cieczy lub materiałów sypkich,
- zabezpieczania stref pracy maszyn.
Ważne cechy
Przy doborze czujnika należy sprawdzić:
- zakres pomiarowy,
- kąt wiązki pomiarowej,
- rodzaj wyjścia, np. cyfrowe lub analogowe,
- odporność na warunki środowiskowe.
Dlaczego nie inne czujniki?
Czujnik tensometryczny mierzy odkształcenia lub siłę, pirometryczny temperaturę bezdotykowo, a piezoelektryczny wykrywa nacisk, drgania lub generuje sygnał pod wpływem odkształcenia. Do pomiaru odległości robota od przeszkód typowo stosuje się czujniki ultradźwiękowe.