Czujniki ultradźwiękowe to urządzenia, które warto zastosować wszędzie tam, gdzie inne techniki detekcji się nie sprawdzają, np. w badaniu poziomu przezroczystych cieczy lub w warunkach, które utrudniają działanie innych rodzajów czujników, np. w zapylonych, zadymionych lub zamglonych pomieszczeniach. Wykorzystywane są do bezdotykowego wykrywania obiektów, pomiaru poziomu cieczy lub innych obiektów, pozostają one niewrażliwe na ich kolor, przezroczystość czy właściwości powierzchni.
Budowa i zasada działania czujników ultradźwiękowych
Czujniki ultradźwiękowe to urządzenia, które wysyłają i odbierają sygnał dźwiękowy o wysokiej częstotliwości. Występują one zarówno jako układ: nadajnik/odbiornik zdolny do jednoczesnego wysyłania i odbierania dźwięków, jak i w formie oddzielnego nadajnika i odbiornika. Ten drugi układ może pracować, nie mając martwej strefy, podczas gdy urządzenia, które są jednocześnie odbiornikami i nadajnikami, takową posiadają i może w niej dojść do niewykrywania obiektów. Fizycznie są to z reguły niewielkie układy występujące w różnych formach. Najbardziej kompaktowe i uniwersalne są elementy dostępne jako części elektroniczne przeznaczone do montażu na płytkach drukowanych. Wiele takich modeli dostępnych jest na micros.com.pl. Na rynku znaleźć można układy typu „plug and play” dedykowane do konkretnych urządzeń, instalowane w przeznaczonych do tego celu gniazdach w aparaturze.
Działanie czujników ultradźwiękowych opiera się na pomiarze czasu upływającego pomiędzy wysyłaniem impulsu ultradźwiękowego a odebraniem echa odbitego od badanego obiektu. Wykorzystywane do tego celu są dźwięki o różnych częstotliwościach, jednak przeważnie jest to 40 kHz, które wystarcza do większości zastosowań. Przy bardziej precyzyjnych aplikacjach konieczne może być użycie dźwięków o wyższej częstotliwości. Warto wiedzieć, że zastosowanie wysokiej częstotliwości powoduje też samooczyszczanie się czujników z osiadających na nich zanieczyszczeń, zwłaszcza kurzu lub pyłu.
Zastosowanie czujników ultradźwiękowych
Czujniki ultradźwiękowe stosuje się w wielu różnych dziedzinach. Są to często instalacje automatyki przemysłowej, działające w warunkach, w których inne systemy np. optyczne, nie są w stanie pracować. Dzięki ich charakterystyce można działać z różnymi materiałami. Ich domena to m.in. produkcja żywności i napojów, przeładunek różnych materiałów i pomiary poziomu napełnienia obiektów, np. zbiorników na ciecze lub silosów na zboże. Za ich pomocą można zliczać butelki w rozlewni oraz wykrywać ich braki na linii produkcyjnej.
Czujniki ultradźwiękowe wykorzystywane są również w pojazdach i maszynach przemysłowych np. rolniczych do regulacji poziomu belek opryskiwaczy polowych, do sterowania pracą dysz w opryskiwaczach sadowniczych, w badaniu i regulacji wysokości wysięgników, w układach antykolizyjnych stosowanych do prac na wysokościach. Wykorzystywane są ponadto do wykrywania ruchu na bramkach i w przejściach, w tym do zliczania pojazdów lub przechodzących osób oraz uniemożliwiania zamknięcia bram albo barier, w których wykryte zostały pojazdy lub osoby. Za ich pomocą można też wykrywać obecność i prawidłowe rozmieszczenie ładunku na widłach wózków widłowych, użytkowanych w magazynach wysokiego składowania.
Zastosowania czujników ultradźwiękowych są bardzo szerokie, a to dzięki ich niewrażliwości na czynniki otoczenia i możliwości pracy w różnych warunkach.