Wszechstronność i niski koszt produkcji to dwie cechy poszukiwane przez projektantów nowoczesnych technologii. Jeżeli urządzenie takie będzie dodatkowo opierało się na mało skomplikowanych zasadach działania, pozwalając na lepszą adaptację do potrzeb zmieniającego się przemysłu, tym większym zainteresowaniem będzie się cieszyło. Odpowiedzią od wielu lat są czujniki, bazujące na wykorzystaniu podstawowych zasad fizyki i odporności na czynniki, które bardziej nowoczesnym urządzeniom sprawiają problem.
Jak działają czujniki ultradźwiękowe?
Opierają się one o zjawisko podobne do echolokacji wykorzystywanej przez nietoperze. Z wyemitowanych fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości przechwytują one fale odbite od przeszkody, na którą natrafią, aby następnie przeliczyć czas przebyty przez wiązkę na jednostkę miary: metry lub centymetry.
W praktyce oznacza to, że nadajnik w urządzeniu wysyła krótki sygnał dźwiękowy, a odbiornik przechwytuje powracające echo – po tym, jak dźwięk odbił się od konkretnego przedmiotu i rozejdzie w przestrzeni. Dzięki wbudowanemu mikrokontrolerowi czas między wypuszczeniem a przechwyceniem sygnału dźwiękowego przeliczany jest na metry lub centymetry, co pozwala na stosunkowo precyzyjne określenie odległości przedmiotu od czujnika.
Gdzie wykorzystywane są takie urządzenia?
Ze względu na fakt, że są one podatne na działanie ekstremalnych warunków atmosferycznych (wysokiej temperatury, dużej wilgotności) należy zadbać o dobrą ochronę przed tymi czynnikami. Dodatkowo ograniczone są do wykrywania odległości, nie wskazują fizycznych cech przedmiotu, jak ustalenie jego koloru czy kształtu. Co ma także swoje zalety, gdzie cechy te nie mają wpływu na dokonany pomiar.
Czujniki ultradźwiękowe znajdują zastosowanie w wielu branżach:
- budowlanej, gdzie chroni przed kolizjami maszyn pracujących w trudnych warunkach,
- żywnościowej, gdzie służy do pomiarów ilości materiałów w silosach, na taśmach produkcyjnych,
- logistyce, przy załadunku i przeładunku, wykrywają ilość palet i skrzyń,
- chemicznej, zapewniając bezpieczeństwo przy pracy z materiałami szkodliwymi oraz przy rozlewaniu substancji,
- przy odstraszaniu zwierząt, emitując fale niesłyszalne dla ludzkiego ucha,
- ochronie, gdzie stanowią element systemu bezpieczeństwa, wykorzystując funkcję detekcji dźwięku,
- nowoczesne technologie, gdzie instalowane są w pojazdach automatycznych, robotach przemysłowych.
Należy pamiętać, że w trakcie stosowania urządzenia, jego zakres pomiarowy może się różnić. Jeżeli przedmiot znajduje się dalej niż kilka metrów, uzyskany wynik obarczony jest większym ryzykiem błędu. Informacja pomocna w określeniu, czy urządzenie bada się do pracy w szerokim czy węższym zakresie należy szukać specyfikacji od producenta – jest to miara kąta wiązki emitowanej.
