Inzicht in de werking van ultrasone sensoren

9 minuten lezen

Ultrasone sensoren zijn een van de beste manieren om nabijheid te detecteren en niveaus met hoge betrouwbaarheid te detecteren.

Onze technische ondersteuning krijgt voortdurend e-mails over de werking van onze sensoren en in welke omgevingen onze sensoren werken (of niet werken).

Deze gids is gemaakt als een introductie tot ultrasone detectie, de principes ervan, en hoe ultrasone sensoren werken in uw toepassingen.

Op een topniveau moet u weten wat een ultrasone sensor is…

Wat is een ultrasone sensor?

Een ultrasone sensor is een instrument dat de afstand tot een object meet met behulp van ultrasone geluidsgolven.

Een ultrasone sensor gebruikt een transducer om ultrasone pulsen te verzenden en te ontvangen die informatie terugzenden over de nabijheid van een object.

Hoogfrequente geluidsgolven weerkaatsen tegen grenzen om duidelijke echopatronen te produceren.

Hoe ultrasone sensoren werken.

Ultrasone sensoren werken door een geluidsgolf uit te zenden met een frequentie boven het bereik van het menselijk gehoor. De transducer van de sensor fungeert als een microfoon om het ultrasone geluid te ontvangen en te verzenden. Onze ultrasone sensoren gebruiken, net als vele andere, één enkele transducer om een puls uit te zenden en de echo te ontvangen. De sensor bepaalt de afstand tot een doelwit door de tijd te meten tussen het verzenden en ontvangen van de ultrasone puls.

Het werkingsprincipe van deze module is eenvoudig. Het zendt een ultrasone puls uit op 40 kHz die door de lucht reist en als er een obstakel of object is, wordt deze teruggekaatst naar de sensor. Door de reistijd en de geluidssnelheid te berekenen, kan de afstand worden berekend.

Ultrasone sensoren zijn een geweldige oplossing voor het detecteren van duidelijke objecten. Voor vloeistofniveaumeting hebben toepassingen die infraroodsensoren gebruiken, bijvoorbeeld, moeite met deze specifieke toepassing vanwege de doorschijnendheid van het object.

Voor aanwezigheidsdetectie detecteren ultrasone sensoren objecten ongeacht de kleur, het oppervlak of het materiaal (tenzij het materiaal erg zacht is, zoals wol, want dan zou het geluid absorberen).

Om doorzichtige en andere voorwerpen te detecteren waar optische technologieën kunnen falen, zijn ultrasone sensoren een betrouwbare keuze.

Meerdere sensoren gebruiken & Verstoring voorkomen

Wanneer u meerdere sensoren in een toepassing gebruikt, is het belangrijk ze zo aan te sluiten dat u problemen als overspraak of andere interferentie kunt voorkomen.

Om verstoring van de ultrasone signalen van uw sensor te voorkomen, is het belangrijk om het oppervlak van de ultrasone transducer vrij te houden van obstakels.

Voorkomende obstructies zijn onder andere:

• Vuil
• Sneeuw
• Ijs
• Andere Condens

Voor deze specifieke toepassing, bieden wij onze zelfreinigende sensoren aan.

Zij zijn speciaal bedoeld voor toepassingen die de weerstand tegen condensatie in omgevingen met een hoge vochtigheidsgraad vereisen, onze zelfreinigende functie is ontworpen om continu te draaien om de zelfreinigende functie actief te laten zijn.

Note: De zelfreinigingsfunctie is niet bedoeld om vuil van het oppervlak van de transducer te verwijderen. De bedoeling is om het oppervlak van de transducer vrij te maken van vocht om normaal te kunnen werken.

Hoe worden ultrasone sensoren gebruikt?

Onze ultrasone afstands-, niveau- en nabijheidssensoren worden vaak gebruikt met microcontroller-platforms zoals Raspberry Pi, ARM, PIC, Arduino, Beagle Board, en meer.

Ultrasone sensoren zenden geluidsgolven uit naar een doel en bepalen de afstand door de tijd te meten die de weerkaatste golven nodig hebben om terug te keren naar de ontvanger.

Deze sensor is een elektronisch apparaat dat de afstand van een doel meet door het uitzenden van ultrasone geluidsgolven, en vervolgens het gereflecteerde geluid omzet in een elektrisch signaal.

Onze sensoren worden vaak gebruikt als nabijheidssensoren.

Ultrasone sensoren worden ook gebruikt in systemen om obstakels te vermijden, evenals in de fabricage.

Onze ShortRange sensoren bieden de mogelijkheid voor detectie op kortere afstand, waar u wellicht een sensor nodig heeft die objecten tot op 2 cm kan bereiken. Deze zijn ook gebouwd met zeer lage stroomvereisten in het achterhoofd, evenals omgevingen waar ruisonderdrukking noodzakelijk is.

Note: Het is mogelijk dat kleine korrels of deeltjes de ultrasone pulsen van de sensor afbuigen als gevolg van oppervlaktevariatie of -hoek.

In deze omgevingen kan het doelwit geluid absorberen of geluidsenergie van de sensor afbuigen als gevolg van de afzettingshoek, oppervlaktevariatie, of beide.

Wij bieden hier een toepassingsnotitie over korreldetentie:

Wanneer een ultrasone sensor niet gebruiken

In sommige gevallen is het doelobject zo klein dat het gereflecteerde ultrasone signaal onvoldoende is voor detectie, en de afstand niet correct kan worden gemeten.

Uw ultrasone sensor gebruiken in uw project

1. CONTROLLER AANSLUITEN

We hebben in dit voorbeeld een Arduino gebruikt, maar u kunt een andere controller en programma naar keuze gebruiken.

2. SOFTWARE INSTALLEREN

Installeer de Arduino Sketch-coderingssoftware op uw pc. Hier typt u de code die u wilt compileren en naar het Arduino-bord wilt sturen.

3. UW SENSOR INSTELLEN MET ARDUINO

Sluit uw Arduino aan op de USB-kabel en op uw computer. Zodra u Arduino hebt geüpload, kunt u de code compileren en activeren.

4. COMPILE AND RUN CODE

Met de onderstaande code kunt u afstand in centimeters aflezen. Compileer en voer deze code uit om real-time afstandsmetingen tot het dichtstbijzijnde object te verkrijgen. (Let op: deze code is niet alleen voor Arduino en zal op de meeste controllers werken)

Waarom een ultrasone sensor gebruiken?

Ultrasoon geluid is betrouwbaar in elke lichtomgeving en kan zowel binnen als buiten worden gebruikt. Ultrasone sensoren kunnen botsingen vermijden voor een robot, en vaak worden verplaatst, zolang het niet te snel is.

Ultrasone sensoren worden zo veel gebruikt, dat ze betrouwbaar kunnen worden toegepast in graanbakken, waterniveaus, drone-toepassingen en auto’s bij uw lokale drive-thru restaurant of bank.

Ultrasone afstandsmeters worden vaak gebruikt als apparaten om een botsing te detecteren.

Ultrasone sensoren worden het best gebruikt in de contactloze detectie van:

• Aanwezigheid
• Level
• Positie
• Afstand

Non-contact sensoren worden ook wel proximity sensoren genoemd.

Ultrasonica zijn Onafhankelijk van:

• Licht
• Stoom
• Stof
• Kleur
• Materiaal (behalve voor zachte oppervlakken, i.b.v. wol, omdat het oppervlak de ultrasone geluidsgolf absorbeert en het geluid niet weerkaatst)

Lange-afstandsdetectie van doelen met uiteenlopende oppervlakte-eigenschappen.

Ultrasone sensoren zijn superieur aan infraroodsensoren omdat ze niet worden beïnvloed door rook of zwarte materialen, maar zachte materialen die de sonargolven (ultrasoon geluid) niet goed weerkaatsen, kunnen problemen veroorzaken. Het is geen perfect systeem, maar het is goed en betrouwbaar.

Toepassingen met ultrasone detectie:

Ultrasone afstandsmeting

Afstandsmeting is gebaseerd op het meten van de vluchttijd. De tijd tussen het verzenden en ontvangen van het gereflecteerde geluidssignaal wordt door de sensor berekend. Ultrasone afstandssensoren, zoals de MB7360 HRXL-MaxSonar-WR, worden gebruikt als hoogtemetersensoren, voor het meten van het niveau in vuilnisbakken en voor het detecteren van zones in de nabijheid.

• • • Ex. Afstandsmeting zou kunnen worden toegepast in een parkeergaragetoepassing, waarbij wordt gedetecteerd wanneer een voertuig volledig in een garage wordt getrokken.
    • De MB7360 is gebruikt als een bakniveausensor om de aan- of afwezigheid van graan en andere materialen in bakken te detecteren.

Mensendetectie met ultrasone sensoren

opulaire toepassingen waaraan we hebben gewerkt, zijn het gebruik van onze sensoren in kiosken om de aanwezigheid van een naderend persoon te detecteren en het detecteren van de aanwezigheid van mensen in een omgeving, zoals een kunstinstallatie.

Een gedetailleerde use case is deze interactieve kunstinstallatie die in detail is beschreven op Makezine.com.

We hebben een artikel geschreven dat ingaat op de belangrijkste vragen en zorgen over het gebruik van onze sensoren in dit soort oplossingen.

Lees ons artikel, Kiosk Sensors & People Detection, om te leren:

• Waarom mensen van oudsher een uitdagend doelwit zijn voor een ultrasone sensor
• De doelsoorten die ideaal zijn
• De voordelen van een ultrasone naderingssensor

Het is ons doel u te helpen een sensor te vinden die precies gevoelig genoeg is voor uw project, maar geen potentiële problemen oplevert, zoals het oppikken van interferentie van een externe geluidsbron.

Kijkt u eens naar de volgende video. nuMedia Innovations ontwikkelde een oplossing voor een Microsoft Store in Seattle WA om menselijke aanwezigheid op een winkeldisplay te detecteren.

Populaire sensoren voor het meten van afstand

Ultrasone niveausensoren

• • • Tankniveaumeting, Brandstof peilen, irrigatie controle.
    • Dit project voor een waterniveausensor met laag stroomverbruik, van Hackster.io-ontwikkelaar Amedee, maakt gebruik van een weerbestendige sensor uit onze WR-lijn. In combinatie met een LoraWan node en The Things IoT open source netwerk, werd dit project ontwikkeld om het waterniveau in een regenwatertank te meten. Het kan echter in veel toepassingen worden gebruikt.

Het kiezen van een niveausensor

U kunt dit artikel lezen over het kiezen van een ultrasone tankniveausensor, waarin de stappen worden beschreven die u kunt nemen om de juiste sensor te kiezen voor uw toepassing voor niveaudetectie.

We behandelen:

• De belangrijke factoren waarmee u rekening moet houden bij de montage van uw sensor
• Hoe gaat u om met het gebruik van de sensor in een omgeving met agressieve chemicaliën
• Welke sensorlijnen werken het beste voor omgevingen waar vorst op de sensor een probleem kan zijn

De sensor gebruiken in een ruige omgeving

Als u de sensor gebruikt in een ruige omgeving, raden wij u aan de sensor extra te beschermen, zodat u hem met succes in uw project kunt gebruiken.

Als een korte gids om u te informeren over de compatibiliteit van onze sensoren in een aantal omgevingen, hebben we de chemische compatibiliteitstabel gemaakt.

Een paar van de meest populaire chemische en omgevingsvragen worden hier behandeld.

Een volledig verzegelde sensor bestellen

Wanneer u een sensor uit onze WR lijn gebruikt, is de sensor pinout open gelaten, zodat u draden en apparatuur aan de sensor kunt bevestigen.

De reden dat we de pinout open laten, is dat het u meer flexibiliteit geeft in hoe u ervoor kiest om de sensoren aan te sluiten.

In sommige toepassingen kan de sensor hierdoor aan weersinvloeden worden blootgesteld.

Als u de achterkant van de sensor wilt beschermen tegen beschadiging, moet u de sensor pinout afdichten.

Wij bieden hiervoor onze wire attach optie als oplossing…

De wire attach optie zal de sensor pinout volledig afdekken door toevoeging van een klein kapje gevuld met een epoxy mengsel en aangehechte kabel.

Door de extra potting aan de achterkant van de sensor toe te voegen, wordt deze afgedicht tegen de effecten van weer, stof en water…

Dit is niet alleen voor mensen die hun sensor willen beschermen, maar ook voor mensen met beperkte soldeer ervaring.

Als u uw nieuwe sensor niet wilt riskeren bij de eerste soldeerpoging, dan raden wij u aan te werken met onze professionele, in huis gesoldeerde sensoren met draadbevestigingen.

Populaire sensoren voor vloeistofniveaudetectie

Ultrasone Obstakeldetectie

• • • Onze UAV-sensoren voor drones en onze nabijheidssensoren die voor robots worden gebruikt, zijn bedoeld voor obstakeldetectie.
    • Ultrasone sensoren zijn geschikt voor detectie op korte afstand tot tien meter en leveren meerdere afstandsmetingen per seconde.
    • Belangrijkste voordelen:
      • Laag stroomverbruik – kan worden gevoed door batterij, goedkoop.
      • Het kan in vele omgevingsomstandigheden werken – ultrasone sensoren werken in met rook gevulde omgevingen, waar andere sensoren zouden falen.

Autonome navigatie en obstakelvermijding met ultrasone sensoren

We hebben met veel succes samengewerkt met bedrijven, fabrikanten en productontwikkelaars in autonome navigatieprojecten.

Ultrasone sensoren in UAV-gebruik

U kunt dit artikel lezen, Ultrasonic Sensor Operation on a UAV, waarin wordt ingegaan op problemen die u kunt tegenkomen bij het werken met UAV’s en hoe u sommige problemen kunt beperken.

We geven u aanwijzingen om problemen op te lossen:

• Omgaan met luchtturbulentie
• Akoestisch geluid van de propeller
• Gronding en vermogen
• Geleid Elektrisch Geluid
• Gestraald Elektrisch Geluid
• Frame Trillingen

Als er problemen zijn die niet gedekt zijn, aarzel dan niet om contact op te nemen met ons team en wij zullen u zo goed mogelijk helpen.

Vergelijking van onze Beste 3 Sensoren voor Mobiele Binnen Robotica

Als u een autonome navigatierobot ontwikkelt, wilt u ons artikel over de Beste Ultrasone Sensor voor Mobiele Binnen Robotica bekijken.

In dit artikel vergelijken we onze MB1033, MB1030 en MB1240.

Wij leiden u door het volgende:

• Mensendetectie en het afwijzen van zijdelingse objecten
• Aanbevolen bundelpatronen en vermogensaanbevelingen
• De werking van de sensor over temperatuur
• Het omgaan met de voedingsspanning
• Het omgaan met het verwerpen van ruisbronnen
• Het omgaan met sensor cross-talk (welke sensor is het beste wanneer cross talk een probleem kan zijn)

Lees hier de review voor deze sensoren in deze toepassing.

Een breedstralende sensor gebruiken voor obstakeldetectie

We hebben breedstralende varianten ontwikkeld van onze veelgebruikte HRXL-MaxSonar-WR-serie sensoren.

Deze sensoren zijn –

De MB7375, die RS232 leest, en de MB7395, die TTL leest.

Deze sensor is ontwikkeld zodat u een sensor met een brede bundel heeft voor uw toepassingen die dat vereisen.

U kunt de onderstaande afbeelding bekijken om te zien hoe breed het bundelpatroon is:

Deze sensoren zijn eenvoudig in te stellen. Er zijn geen speciale instellingen nodig en ze bieden een bundelhoek van meer dan 90 graden voor veel doelen.

Populaire sensoren voor UAV-toepassingen

Heeft u deze Case Studies van onze Collaborators al bekeken?

We hebben momenteel een Collaborator-programma dat de gebruikscases van onze sensoren in diverse toepassingen belicht. U kunt er hieronder een paar bekijken.

Ingteresseerd in deelname aan het Collaborator programma? Neem hier contact met ons op.

Radio Bridge ontwikkelde een draadloze ultrasone niveausensor met LoRaWAN

LX Group ontwikkelde een ultrasone afstandssensor voor tankniveaumeting

LX Group ontwikkelde een ultrasone afstandssensor voor tankniveaumeting

. meting

Het Zweedse bedrijf ELSYS gebruikt een sensor uit onze WR lijn in hun IoT-afstandssensor

TECLAB en FAST leveren een IoT-niveausensor met de naam Level-X

In conclusie…

Ultrasone sensoren zijn een betrouwbare, kosteneffectieve oplossing voor afstandsbepaling, niveaudetectie en obstakeldetectie.

Als u eenmaal begrijpt hoe ultrasone sensoren werken en waar ultrasone technologie perfect voor en minder goed voor is, kunt u een beter onderbouwde beslissing nemen over het juiste sensorsysteem voor uw toepassing.

Bekijk onze oplossing, waarvoor octrooi is aangevraagd, voor het detecteren van lading in 53′ trailers om de volheid of afwezigheid te detecteren. Lees over de Trailer Cargo Sensor.

Bekijk onze productcatalogus en neem contact op met ons Technical Support Team door te klikken op de knop hieronder om hulp te krijgen bij het selecteren van een sensor.

Samenvatting

Artikelnaam

Inzicht in de werking van ultrasone sensoren

Artikelnaam

.