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Il rilevamento a ultrasuoni è uno dei modi migliori per rilevare la prossimità e rilevare i livelli con alta affidabilità.
Il nostro supporto tecnico riceve continuamente e-mail su come funzionano i nostri sensori e in quali ambienti funzionano (o non funzionano).
Questa guida è stata creata come un’introduzione al rilevamento a ultrasuoni, i suoi principi, e come i sensori a ultrasuoni lavorano nelle vostre applicazioni.
A un livello superiore, è necessario sapere che cosa è un sensore a ultrasuoni…
Che cosa è un sensore a ultrasuoni?
Un sensore a ultrasuoni è uno strumento che misura la distanza di un oggetto usando onde sonore ultrasoniche.
Un sensore a ultrasuoni usa un trasduttore per inviare e ricevere impulsi ultrasonici che restituiscono informazioni sulla vicinanza di un oggetto.
Le onde sonore ad alta frequenza si riflettono dai confini per produrre modelli di eco distinti.
Come funzionano i sensori a ultrasuoni.
I sensori a ultrasuoni funzionano inviando un’onda sonora a una frequenza superiore alla gamma dell’udito umano. Il trasduttore del sensore agisce come un microfono per ricevere e inviare il suono ultrasonico. I nostri sensori a ultrasuoni, come molti altri, utilizzano un unico trasduttore per inviare un impulso e ricevere l’eco. Il sensore determina la distanza di un obiettivo misurando i tempi tra l’invio e la ricezione dell’impulso ultrasonico.
Il principio di funzionamento di questo modulo è semplice. Invia un impulso ultrasonico a 40kHz che viaggia attraverso l’aria e se c’è un ostacolo o un oggetto, rimbalza indietro al sensore. Calcolando il tempo di viaggio e la velocità del suono, la distanza può essere calcolata.
I sensori a ultrasuoni sono una grande soluzione per il rilevamento di oggetti chiari. Per la misurazione del livello dei liquidi, le applicazioni che usano i sensori a infrarossi, per esempio, lottano con questo particolare caso d’uso a causa della traslucenza dell’obiettivo.
Per il rilevamento della presenza, i sensori a ultrasuoni rilevano gli oggetti indipendentemente dal colore, dalla superficie o dal materiale (a meno che il materiale non sia molto morbido come la lana, perché assorbirebbe il suono)
Per rilevare oggetti trasparenti e altri oggetti dove le tecnologie ottiche possono fallire, i sensori a ultrasuoni sono una scelta affidabile.
Usare sensori multipli & Evitare le interruzioni
Quando si usano più sensori in un’applicazione, è importante collegarli in modo da evitare problemi come la diafonia o qualsiasi altra interferenza.
Per evitare l’interruzione dei segnali ultrasonici provenienti dal sensore, è importante mantenere la faccia del trasduttore ultrasonico libera da qualsiasi ostacolo.
Le ostruzioni comuni includono:
- Sporco
- Neve
- Ghiaccio
- Altra condensa
Per questo caso particolare, offriamo i nostri sensori autopulenti.
Sono destinati specificamente alle applicazioni che richiedono la resistenza della condensa in ambienti ad alta umidità, la nostra funzione di autopulizia è progettata per funzionare continuamente affinché la funzione di autopulizia sia attiva.
Nota: La funzione di autopulizia non è destinata a pulire lo sporco dalla superficie del trasduttore. Il suo intento è quello di pulire la faccia del trasduttore dall’umidità per operare normalmente.
Come vengono utilizzati i sensori a ultrasuoni?
I nostri sensori di distanza, livello e prossimità a ultrasuoni sono comunemente utilizzati con piattaforme di microcontrollori come Raspberry Pi, ARM, PIC, Arduino, Beagle Board e altri.
I sensori a ultrasuoni trasmettono onde sonore verso un obiettivo e determinano la sua distanza misurando il tempo impiegato dalle onde riflesse per tornare al ricevitore.
Questo sensore è un dispositivo elettronico che misurerà la distanza di un obiettivo trasmettendo onde sonore ad ultrasuoni, e poi convertirà il suono riflesso in un segnale elettrico.
I nostri sensori sono spesso utilizzati come sensori di prossimità.
I sensori ad ultrasuoni sono utilizzati anche nei sistemi di prevenzione degli ostacoli, così come nella produzione.
I nostri sensori ShortRange offrono l’opportunità di un rilevamento a distanza più ravvicinata dove potrebbe essere necessario un sensore che varia gli oggetti fino a 2cm. Questi sono anche costruiti con requisiti di potenza molto bassi in mente, così come gli ambienti in cui è necessaria la reiezione del rumore.
Nota: È possibile che piccoli grani o particelle deviino gli impulsi ultrasonici dal sensore a causa della variazione della superficie o dell’angolo.
In questi ambienti, il bersaglio può assorbire il suono o deviare l’energia sonora lontano dal sensore a causa dell’angolo di riposo, della variazione della superficie o di entrambi.
Noi offriamo una nota applicativa sulla detenzione del suono qui:
Quando non usare un sensore a ultrasuoni
In alcuni casi, l’oggetto target è così piccolo che il segnale ultrasonico riflesso non è sufficiente per il rilevamento, e la distanza non può essere misurata correttamente.
Utilizzare il tuo sensore a ultrasuoni nel tuo progetto
1. COLLEGARE IL CONTROLLORE
In questo esempio abbiamo usato un Arduino, ma puoi usare un altro controller e un programma a tua scelta.
2. INSTALLAZIONE SOFTWARE
Installa il software di codifica Arduino Sketch sul tuo PC. Questo è il luogo in cui digiti il codice che vuoi compilare e inviare alla scheda Arduino.
3. IMPOSTA IL TUO SENSORE CON ARDUINO
Collega il tuo Arduino al cavo USB e al tuo computer. Una volta caricato Arduino, puoi compilare ed attivare il codice.
4. COMPILARE ED ESEGUIRE IL CODICE
Il codice sottostante ti permetterà di leggere la distanza in centimetri. Compilate ed eseguite questo codice per ottenere in tempo reale la misurazione della distanza dall’oggetto più vicino. (Nota bene: questo codice non è solo per Arduino e funzionerà sulla maggior parte dei controller)
Perché usare un sensore a ultrasuoni?
Gli ultrasuoni sono affidabili in qualsiasi ambiente luminoso e possono essere utilizzati all’interno o all’esterno. I sensori a ultrasuoni possono gestire la prevenzione delle collisioni per un robot, ed essere spostati spesso, a patto che non sia troppo veloce.
Gli ultrasuoni sono così ampiamente utilizzati che possono essere implementati in modo affidabile nelle applicazioni di rilevamento dei bidoni di grano, nel rilevamento del livello dell’acqua, nelle applicazioni dei droni e nel rilevamento delle auto al vostro ristorante drive-thru locale o in banca.
I telemetri a ultrasuoni sono comunemente usati come dispositivi per rilevare una collisione.
I sensori a ultrasuoni sono meglio utilizzati nel rilevamento senza contatto di:
- Presenza
- Livello
- Posizione
- Distanza
I sensori senza contatto sono anche chiamati sensori di prossimità.contatti sono anche detti sensori di prossimità.
Ultrasuoni sono indipendenti da:
- Luce
- Fumo
- Polvere
- Colore
- Materiale (eccetto le superfici morbide, i.e. lana, perché la superficie assorbe l’onda sonora ultrasonica e non riflette il suono)
Rilevamento a lungo raggio di obiettivi con diverse proprietà di superficie.
I sensori a ultrasuoni sono superiori ai sensori a infrarossi perché non sono influenzati dal fumo o dai materiali neri, tuttavia, i materiali morbidi che non riflettono molto bene le onde sonore (ultrasuoni) possono causare problemi. Non è un sistema perfetto, ma è buono e affidabile.
Applicazioni che coinvolgono la rilevazione ultrasonica:
Misurazione della distanza ultrasonica
La misurazione della distanza si basa sulla misurazione del tempo di volo. Il tempo tra l’invio e la ricezione del segnale sonoro riflesso viene calcolato dal sensore. I sensori di distanza a ultrasuoni, come l’MB7360 HRXL-MaxSonar-WR, sono utilizzati come monitor di altezza, nella misurazione del livello dei bidoni e nelle applicazioni di rilevamento delle zone di prossimità.
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- Ex. La misurazione della distanza potrebbe essere applicata in un’applicazione di parcheggio di un garage, rilevando quando un veicolo viene tirato completamente in un garage.
- L’MB7360 è stato utilizzato come sensore di livello di bidoni per rilevare la presenza o l’assenza di grano e altri materiali in bidoni.
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Rilevamento di persone con sensori a ultrasuoni
Applicazioni popolari su cui abbiamo lavorato sono state l’utilizzo dei nostri sensori nei chioschi per rilevare la presenza di una persona che si avvicina e il rilevamento della presenza di persone in un ambiente, come un’installazione artistica.
Un caso d’uso dettagliato è questa installazione artistica interattiva coperta in dettaglio su Makezine.com.
Abbiamo scritto un articolo che copre le domande chiave e le preoccupazioni sull’uso dei nostri sensori in questo tipo di soluzioni.
Leggi il nostro articolo, Kiosk Sensors & People Detection, per imparare:
- Perché le persone sono tradizionalmente un target impegnativo per un sensore a ultrasuoni
- I tipi di target ideali
- I vantaggi di un sensore di prossimità a ultrasuoni
Il nostro obiettivo è quello di aiutarvi a trovare un sensore che sia abbastanza sensibile per il vostro progetto, ma che eviti potenziali problemi come il rilevamento di interferenze da una fonte di rumore esterna.
Guarda il seguente video. nuMedia Innovations ha sviluppato una soluzione per un Microsoft Store di Seattle WA per rilevare la presenza umana su un display del negozio.
Sensori popolari per la misurazione della distanza
Sensore di rilevamento auto MB8450
Le caratteristiche del MB8450, Car Detection Sensor, includono una risoluzione centimetrica, rilevamento da breve a lunga distanza, informazioni sulla portata da 500mm a 5000mm per il target rilevabile più vicino, una velocità di lettura di ~4Hz e un’interfaccia USB facile da usare.
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MB7560 SCXL-MaxSonar-WR
Caratteristiche del MB7560 resistente alle intemperie, SCXL-MaxSonar-WR, includono un impatto ridotto della condensa e del gelo quando viene eseguito continuamente in ambienti chiusi o ad alta umidità, risoluzione millimetrica, rilevamento da breve a lunga distanza, informazioni sulla portata da 300mm a 5000mm per il bersaglio rilevabile più vicino, una frequenza di lettura di 0.6Hz e varie opzioni di uscita: larghezza d’impulso, tensione analogica e seriale RS232.
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Sensori di livello a ultrasuoni
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- Misurazione livello serbatoi, misurazione del carburante, controllo dell’irrigazione.
- Questo progetto per un sensore di livello dell’acqua a bassa potenza, dallo sviluppatore di Hackster.io Amedee, utilizza un sensore resistente alle intemperie della nostra linea WR. In combinazione con un nodo LoraWan e la rete open source The Things IoT, questo progetto è stato sviluppato per misurare il livello dell’acqua in un serbatoio di acqua piovana. Anche se, può essere utilizzato in molte applicazioni.
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Scegliere un sensore di livello
Puoi leggere questo articolo Come scegliere un sensore di livello per serbatoi a ultrasuoni che dettaglia i passi che puoi fare per scegliere il sensore giusto per la tua applicazione di rilevamento del livello.
Ci occupiamo di:
- I fattori importanti da considerare quando si monta il sensore
- Come gestire l’utilizzo del sensore in un ambiente con sostanze chimiche aggressive
- Quali linee di sensori funzionano meglio per ambienti in cui il gelo sul sensore potrebbe essere un problema
Utilizzare il sensore in ambienti difficili
Se stai usando il sensore in un ambiente difficile, ti suggeriamo di aggiungere una protezione per poter utilizzare con successo il sensore nel tuo progetto.
Come breve guida per informarti della compatibilità dei nostri sensori in alcuni ambienti, abbiamo creato la tabella di compatibilità chimica.
Questi sono alcuni dei quesiti chimici e ambientali più popolari.
Ordinando un sensore completamente sigillato
Quando usi un sensore della nostra linea WR, il pinout del sensore è lasciato esposto, permettendoti di collegare fili e attrezzature al sensore.
La ragione per cui lo lasciamo aperto è che ti fornisce più flessibilità nel modo in cui scegli di collegarti ai sensori.
In alcune applicazioni, può lasciare il sensore esposto alle intemperie.
Se il tuo montaggio richiede di proteggere la parte posteriore del sensore da danni, devi sigillare il pinout del sensore.
Per questo, offriamo la nostra opzione di collegamento a filo come soluzione…
L’opzione di collegamento a filo coprirà completamente il pinout del sensore aggiungendo un piccolo tappo riempito con una miscela epossidica e un cavo collegato.
Con l’aggiunta dell’invasatura supplementare sul retro del sensore, lo sigillerà contro gli effetti del tempo, della polvere e dell’acqua…
Questo non è solo per le persone che vogliono semplicemente proteggere il loro sensore, è per le persone con limitata esperienza di saldatura.
Se non vuoi rischiare il tuo nuovo sensore al primo tentativo di saldatura, ti consigliamo vivamente di lavorare con i nostri sensori professionali, saldati in casa, con attacchi a filo.
Sensori popolari per il rilevamento del livello dei liquidi
XL-MaxSonar-WRM1
Caratteristiche del MB7052 resistente alle intemperie, XL-MaxSonar-WRM1, includono il rigetto dei piccoli bersagli che fornisce informazioni sulla portata al bersaglio con il ritorno acustico più grande, un filtro di stabilità, risoluzione centimetrica, rilevamento da breve a lunga distanza, informazioni sulla portata da 20cm a 765cm, una frequenza di lettura di 6.7Hz e varie opzioni di uscita: larghezza d’impulso, tensione analogica e seriale RS232.
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HRXL-MaxSonar-WRM
Caratteristiche del MB7369 resistente alle intemperie, HRXL-MaxSonar-WRM, includono una risoluzione millimetrica, rilevamento da breve a lunga distanza, informazioni sulla portata da 300mm a 5000mm al bersaglio con il maggior ritorno acustico, una frequenza di lettura di 6.7Hz e varie opzioni di uscita: larghezza d’impulso, tensione analogica e seriale RS232.
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Rilevamento ostacoli ultrasonico
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- I nostri sensori UAV per droni, così come i nostri sensori di prossimità utilizzati per i robot, servono a rilevare gli ostacoli.
- I sensori a ultrasuoni sono adatti per il rilevamento a distanza ravvicinata fino a dieci metri e forniscono più misure di distanza al secondo.
- Principali vantaggi:
- Basso consumo energetico – può essere alimentato a batteria, in modo economico.
- Può funzionare in molte condizioni ambientali – i sensori a ultrasuoni funzionano in ambienti pieni di fumo, dove altri sensori fallirebbero.
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Navigazione autonoma e prevenzione degli ostacoli con i sensori a ultrasuoni
Abbiamo avuto molto successo lavorando con aziende, produttori e sviluppatori di prodotti in progetti di navigazione autonoma.
Sensori a ultrasuoni nel funzionamento degli UAV
Puoi leggere questo articolo, Ultrasonic Sensor Operation on a UAV, che copre i problemi che potresti incontrare mentre lavori con gli UAV e come puoi mitigare alcuni problemi.
Vi diamo delle note per la risoluzione dei problemi:
- Gestire la turbolenza dell’aria
- Rumore acustico dell’elica
- Messa a terra e potenza
- Rumore elettrico condotto
- Rumore elettrico irradiato
- Vibrazioni del telaio
Se ci sono problemi non coperti, non esitate a contattare il nostro team e vi aiuteremo a risolvere il problema nel miglior modo possibile.
Confronto tra i nostri 3 migliori sensori per la robotica mobile indoor
Se stai sviluppando un robot a navigazione autonoma, vorrai rivedere il nostro articolo sul miglior sensore a ultrasuoni per la robotica mobile indoor.
In questa risorsa, confrontiamo i nostri MB1033, MB1030 e MB1240.
Vi guidiamo attraverso quanto segue:
- Rilevamento delle persone e rifiuto degli oggetti laterali
- Modelli di fascio consigliati e raccomandazioni sulla potenza
- Il funzionamento del sensore in temperatura
- La gestione della tensione di alimentazione
- La gestione del rifiuto delle fonti di rumore
- Affrontare il cross- talk dei sensori (quale sensore è meglio in caso di cross- talk?talk (Quale sensore è meglio quando il cross talk può essere una preoccupazione)
Leggi la recensione di questi sensori in questa applicazione qui.
Utilizzare un sensore a fascio largo per il rilevamento di ostacoli
Abbiamo sviluppato varianti a fascio largo della nostra linea di sensori HRXL-MaxSonar-WR, ampiamente utilizzata.
Questi sensori includono –
L’MB7375, che legge RS232, e l’MB7395, che legge TTL.
Questo sensore è stato sviluppato in modo da avere un sensore a fascio largo per le vostre applicazioni che lo richiedono.
Puoi rivedere l’immagine qui sotto per vedere quanto è ampio il modello di fascio:
Questi sensori sono facili da configurare. Non sono necessarie impostazioni speciali e offrono un angolo del fascio più ampio di 90 gradi per molti obiettivi.
Sensori popolari per applicazioni UAV
MB1240
XL-MaxSonar-EZ4
Caratteristiche del MB1240, XL-MaxSonar-EZ4, includono la risoluzione centimetrica, ha la più alta tolleranza al rumore e la larghezza del fascio più stretta di qualsiasi sensore nella linea di sensori XL-MaxSonar-EZ, rilevamento da breve a lunga distanza, informazioni sulla portata da 20cm a 765cm, una frequenza di lettura di 10Hz, e varie opzioni di uscita: larghezza d’impulso, tensione analogica e seriale RS232.
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I2CXL-MaxSonar-EZ4
Caratteristiche del MB1242, I2CXL-MaxSonar-EZ4, includono una risoluzione centimetrica, ha la più alta tolleranza al rumore e la larghezza del fascio più stretta di qualsiasi sensore nella linea di sensori I2CXL-MaxSonar-EZ, rilevamento da breve a lunga distanza, informazioni sulla portata da 20cm a 765cm, fino a un tasso di lettura di 40Hz e un’interfaccia I2C.
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Hai controllato questi casi di studio dei nostri collaboratori?
Abbiamo attualmente un programma di collaborazione che evidenzia i casi d’uso dei nostri sensori in varie applicazioni. Puoi vederne alcuni qui sotto.
Interessato a partecipare al programma Collaboratore? Contattateci qui.
Radio Bridge ha sviluppato un sensore di livello ultrasonico wireless con LoRaWAN
LX Group ha sviluppato un sensore di distanza a ultrasuoni per la serbatoio
La società svedese ELSYS utilizza un sensore della nostra linea WR nel loro sensore di distanza IoT
TECLAB e FAST forniscono un sensore di livello IoT chiamato Level-X
In conclusione…
I sensori a ultrasuoni sono una soluzione affidabile, soluzione economica per il rilevamento della distanza, del livello e degli ostacoli.
Una volta che avete capito come funzionano i sensori a ultrasuoni e per cosa la tecnologia a ultrasuoni è perfetta e per cosa no, potete prendere una decisione più consapevole sul sistema di sensori giusto per la vostra applicazione.
Da’ un’occhiata alla nostra soluzione in attesa di brevetto per il rilevamento del carico nei rimorchi 53′ per rilevare la pienezza o l’assenza. Leggi il Trailer Cargo Sensor.
Guarda il nostro catalogo prodotti e contatta il nostro team di assistenza tecnica cliccando sul pulsante qui sotto per ricevere aiuto nella scelta di un sensore.
