سنسور التراسونیک چیست؟ و کاربرد های آن

سنسور التراسونیک چیست؟

سنسور التراسونیک یا سنسور اولتراسونیک چیست؟ و کاربرد های آن چه هستند؟

سنسور اولتراسونیک (به انگلیسی Ultrasonic Sensor) یک نوع سنسور فاصله‌سنج است که برای اندازه‌گیری فاصله و موقعیت اشیاء با استفاده از امواج صوتی بی‌صدا به کار می‌رود.

سنسور اولتراسونیک چیست؟ و کاربرد های آن – Video

به طور کلی سنسور های التراسونیک در 3 دسته کلی تقسیم بندی می شوند.

Reflex, Diffuse و Thru-Beam حالت استاندارد سنسور حالت Diffuse است. در حالت Reflex وجود یک رفلکتور باعث ایجاد اکو یا موج برگشتی می شود.

حالت سوم Thru-Beam است که شامل فرستند و گیرنده می باشد. در این حالت قرار گرفتن یک جسم مابین فرستند و گیرنده باعث تغییر حالت در گیرنده می شود.

این سنسورها با تولید موج‌های صوتی با فرکانس بالا (بیشتر از 20 کیلوهرتز) از طریق یک تبدیل کننده مبدل صوتی به برقی به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شوند و سپس با توجه به زمانی که می‌گذرد تا سیگنال صوتی به سنسور بازگردد، فاصله اشیاء را محاسبه می‌کنند.

کاربرد سنسور التراسونیک

سنسورهای اولتراسونیک برای کاربردهای مختلفی استفاده می‌شوند.

در صنعت خودرو سازی، سنسور التراسونیک برای تشخیص فاصله بین خودرو و اشیاء دیگر به کار می‌روند.

همچنین، در رباتیک، این سنسورها برای تشخیص موانع و مسافت بین ربات و اشیاء دیگر استفاده می‌شوند. در صنایع دیگر نیز مانند صنعت الکترونیک، پزشکی و خانه هوشمند نیز از این سنسورها استفاده می‌شود.

برخی از کاربردهای این سنسورها عبارتند از:

• خودروسازی: سنسورهای فاصله التراسونیک در خودروها برای تشخیص فاصله بین خودرو و اشیاء دیگر، تشخیص مانع و هشدار دهی به راننده در صورت نزدیک شدن به مانع به کار می‌روند.
• رباتیک: سنسورهای اولتراسونیک در ربات‌ها برای تشخیص موانع و مسافت بین ربات و اشیاء دیگر به کار می‌روند.
• صنعت الکترونیک: Ultrasonic sensor در صنعت الکترونیک برای تشخیص فاصله و اندازه‌گیری ابعاد قطعات و قاب‌های الکترونیکی به کار می‌روند.
• پزشکی: سنسورهای التراسونیک در پزشکی برای تشخیص موقعیت و اندازه‌گیری فاصله بین اعضای بدن و تشخیص بیماری‌های پوستی و سرطان به کار می‌روند.
• خانه هوشمند: سنسورهای التراسونیک در خانه هوشمند برای تشخیص حضور افراد و مانع‌ها، تشخیص موقعیت درب‌ها و پنجره‌ها، و کنترل روشنایی و سایر وسایل خانه به کار می‌روند.

کاربرد های دیگر

• صنعت مواد غذایی: سنسورهای اولتراسونیک در صنایع مواد غذایی برای تشخیص سطح مخازن مایعات و اندازه‌گیری ضخامت و کیفیت مواد غذایی به کار می‌روند.
• صنعت نساجی: سنسورهای التراسونیک در صنعت نساجی برای تشخیص ضخامت و کیفیت نخ و اندازه‌گیری فاصله بین نخ‌های مختلف به کار می‌روند.
• صنعت معدن: سنسورهای التراسونیک در صنعت معدن برای تشخیص فاصله بین دستگاه‌های معدنی و دیواره‌ها، تشخیص موانع و اندازه‌گیری عمق معادن به کار می‌روند.
• صنعت فضایی: سنسورهای اولتراسونیک در صنعت فضایی برای تشخیص موقعیت و فاصله بین ماهواره‌ها و اشیاء دیگر در فضا به کار می‌روند.
• اندازه‌گیری فاصله: سنسورهای التراسونیک برای اندازه‌گیری فاصله بین اشیاء و تشخیص وضعیت و موقعیت در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. به طور کلی، این سنسورها برای تشخیص فاصله، موقعیت، حرکت و شناسایی موانع در محیط‌های مختلف استفاده می‌شوند.

عناصر مهم در انتخاب و خرید اولتراسونیک

هنگام انتخاب سنسور التراسونیک، عوامل زیادی باید در نظر گرفته شوند. برخی از عوامل مهم عبارتند از:

1. فرکانس سنسور: فرکانس سنسور به میزان دقت و حساسیت سنسور تاثیر می‌گذارد. سنسورهای با فرکانس بالا دقت بیشتری دارند، اما محدوده اندازه‌گیری آنها کمتر است. سنسورهای با فرکانس پایینتر دقت کمتری دارند، اما محدوده اندازه‌گیری آنها بیشتر است.
2. محدوده اندازه‌گیری: باید از سنسور با محدوده اندازه‌گیری مناسب برای کاربرد خود استفاده کنید. سنسورهای با محدوده اندازه‌گیری بالا امکان اندازه‌گیری فواصل بزرگتر را فراهم می‌کنند، اما دقت کمتری دارند.
3. دقت: دقت سنسور باید با نیاز کاربردی شما سازگار باشد. برای کاربردهایی که دقت بالایی نیاز دارند، باید سنسور با دقت بالا را انتخاب کنید.
4. زمان پاسخ‌گویی: زمان پاسخ‌گویی سنسور به میزان سرعت واکنش آن برای اندازه‌گیری فاصله تاثیر می‌گذارد. سنسورهای با زمان پاسخ‌گویی کوتاه‌تر دقت بیشتری دارند، اما هزینه بیشتری دارند.
5. اندازه و شکل سنسور: باید سنسوری با اندازه و شکل مناسب برای نصب در محیط‌های مختلف انتخاب کنید. سنسورهایی با اندازه کوچکتر و شکل مناسب برای نصب در فضای محدود، مانند ربات‌ها، مناسب هستند.
6. مقاومت در برابر محیط‌های خشن: برای کاربردهایی که نیاز به عملکرد در محیط‌های خشن و صنعتی دارند، باید سنسور با مقاومت در برابر ضربه، شرایط آب و هوایی و شوک مکانیکی قوی را انتخاب کنید.
7. قیمت: هزینه سنسور باید با بودجه شما سازگار باشد. برای کاربردهایی که نیاز به تعداد زیادی سنسور دارند، باید سنسورهایی با قیمت مناسب انتخاب کنید.

مزایای سنسور التراسونیک

حسگرهای التراسونیک دارای مزایای زیادی هستند که این مزایا شامل موارد زیر است:

1. دقت بالا: سنسورهای اولتراسونیک دارای دقت بالایی هستند و می‌توانند فواصل کوتاه و بلند را با دقت بسیار بالا اندازه‌گیری کنند.
2. قابلیت استفاده در محیط‌های مختلف: حسگر اولتراسونیک در محیط‌های مختلف، از جمله محیط‌های خشن و محیط‌های با شرایط آب و هوایی مختلف، عملکرد خوبی دارند.
3. کاربرد گسترده: Ultrasonic sensor در بسیاری از صنایع و کاربردها استفاده می‌شوند، از جمله در صنعت خودروسازی، رباتیک، صنعت الکترونیک، پزشکی، خانه هوشمند، صنعت مواد غذایی و صنعت معدن.
4. سرعت بالا: جسگر التراسونیک عملکرد سریعی دارند و قادر به انجام اندازه‌گیری در زمان کوتاهی هستند.
5. قیمت مناسب: اولتراسونیک قیمت مناسبی دارند و برای کاربردهایی که نیاز به تعداد بالایی سنسور دارند، قیمت مناسبی دارند.
6. عدم تاثیر بر روی محیط: سنسورهای التراسونیک بر روی محیط اطراف تاثیر کمی دارند و می‌توانند در محیط‌های حساس به نویز و امواج الکترومغناطیسی استفاده شوند.
7. عملکرد مستقل از رنگ و شفافیت: حسگر اولتراسونیک برای اندازه‌گیری فاصله و موانع، مستقل از رنگ و شفافیت اشیاء عمل می‌کنند. این به این معنی است که رنگ و شفافیت شیء بر روی عملکرد سنسور تاثیر نمی‌گذارد.
8. عدم ایجاد آلودگی: سنسورهای التراسونیک در فرآیندهای صنعتی مختلف، مانند صنعت مواد غذایی، قابل استفاده هستند زیرا آلودگی و از بین رفتن کیفیت محصول را نخواهند داشت.

به طور کلی، حسگر های اولتراسونیک به دلیل دقت بالا، قابلیت استفاده در محیط‌های مختلف، کاربرد گسترده، سرعت بالا، قیمت مناسب و سایر مزایا، به عنوان یکی از پرکاربردترین و مطرح‌ترین سنسورهای حسگر فاصله و اندازه‌گیری، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

معایب سنسور الترا سونیک

حسگرهای التراسونیک علاوه بر مزایا، معایبی نیز دارند که باید در هنگام استفاده از آنها در نظر گرفته شوند.

برخی از معایب سنسورهای اولتراسونیک عبارتند از:

1. تحت تاثیر محیط‌های تداخلی: سنسورهای التراسونیک ممکن است تحت تاثیر محیط‌های تداخلی همچون صداهای شدید، ارتعاشات و موجودات زنده قرار گیرند و در نتیجه دقت آنها کاهش می‌یابد.
2. محدودیت در فاصله‌گیری:  اولتراسونیک قادر به اندازه‌گیری فواصل بلندی نیستند و در فواصل بیشتر از 10 متر، دقت آنها کاهش می‌یابد. همچنین در محدوده فواصل کمتر از 2 سانتی‌متر، عملکرد حسگر التراسونیک دچار مشکل می‌شود.
3. تاثیر شرایط آب و هوایی: شرایط آب و هوایی مانند بارش باران و یخبندان ممکن است بر عملکرد سنسورهای التراسونیک تاثیر بگذارد و دقت آنها را کاهش دهد.
4. قابلیت دید در محیط‌های خاص: سنسورهای اولتراسونیک در برخی از محیط‌های خاص مانند محیط‌های غبارآلود و دودی، قابلیت دید کمتری دارند و در نتیجه دقت آنها کاهش می‌یابد.
5. محدودیت در شکل و اندازه: التراسونیک در برخی از کاربردها به دلیل محدودیت در شکل و اندازه، قابل استفاده نیستند.
6. قابلیت تداخل با سایر سنسورها: در برخی از موارد، استفاده از حسگر التراسونیک می‌تواند با سایر سنسورها همچون سنسورهای نوری و مغناطیسی تداخل داشته باشد و در نتیجه دقت و عملکرد آنها را کاهش دهد.

به طور کلی، معایب سنسورهای اولتراسونیک عمدتاً مرتبط با محدودیت‌های آنها در فواصل بلند، تحت تاثیر قرار گرفتن از شرایط محیطی خاص و قابلیت تداخل با سایر سنسورهاست. با این حال، با در نظر گرفتن این معایب و انتخاب سنسور مناسب، می‌توان از مزایای حسگرهای التراسونیک بهره برد.

 

حسگرهای التراسونیک را چطور نصب کنیم؟

نصب سنسورهای التراسونیک بسته به کاربرد آنها متفاوت است، اما در کل مراحل نصب آنها به شرح زیر است:

 

1. انتخاب محل نصب: ابتدا باید محل نصب سنسور را انتخاب کنید. برای انتخاب محل مناسب، باید نکات زیر را در نظر داشته باشید:

• حسگر اولتراسونیک باید در فاصله مناسبی از موانع و اشیاء نصب شوند.
• باید از محل نصب سنسورهای التراسونیک به راحتی قابل دسترسی باشد.
• محل نصب حسگرهای اولتراسونیک باید در معرض نور مستقیم آفتاب نباشد.

2. نصب سنسور: پس از انتخاب محل نصب، باید سنسور را به محل مناسب نصب کنید. برای نصب سنسور، مراحل زیر را دنبال کنید:

• در صورت نیاز، سوراخ مورد نیاز برای نصب سنسور را با استفاده از دستگاه حفاری بر روی دیوار یا سطح مورد نظر برش دهید.
• با استفاده از پیچ یا برچسب، سنسور را به محل نصب خود بچسبانید یا به دیوار یا سطح مورد نظر بگیرید.
• سپس با استفاده از پیچ یا برچسب، کابل سنسور را به دستگاهی که به آن متصل می‌شود، متصل کنید.

3. تنظیمات و راه‌اندازی: پس از نصب سنسور، باید تنظیمات و راه‌اندازی آن را انجام دهید. برای این منظور، باید به دستورالعمل‌های تنظیمات و راه‌اندازی سنسور مراجعه کنید و مطابق آن عمل کنید. بعضی از سنسورهای التراسونیک دارای تنظیماتی مانند تنظیم حساسیت و برد سنسور هستند که باید با دقت تنظیم شوند.
4. آزمایش عملکرد: پس از نصب و تنظیمات سنسور اولتراسونیک، باید عملکرد آنها را با استفاده از دستگاهی که به آن متصل شده‌اند، آزمایش کنید. برای آزمایش عملکرد سنسور، می‌توانید اشیاء مختلفی را در فاصله‌ای مناسب از سنسور قرار داده و عملکرد آن را بررسی کنید.

در نهایت، برای نصب حسگر التراسونیک، باید به دقت دستورالعمل‌های تولید کننده و توصیه‌های فنی مربوطبه آنها رعایت کرد و در صورت نیاز به کمک یک تکنسین مجرب مراجعه کرد.

برندهای التراسونیک

برخی از برندهای تولیدکننده سنسور التراسونیک عبارتند از:

1. برند Pepperl+Fuchs
2. برند Baumer
3. برند Sick
4. Turck
5. Ifm electronic
6. Telemecanique Sensors
7. برند Balluff
8. Contrinex
9. برند Eaton
10. Ultrasonic-Pro

این برندها همگی در تولید سنسورهای اولتراسونیک و دیگر انواع حسگرهای صنعتی تخصص دارند و محصولات با کیفیتی ارائه می‌دهند.

جهت خرید سنسور می توانید با کارشناسان شرکت نوین پارت سان آپادانا تماس حاصل نمایید.

سوالات متداول

آیا می‌توانیم سنسورهای اولتراسونیک را در فضای باز نصب کنیم؟

بله، می‌توان التراسونیک را در فضای باز نصب کرد. با این حال، باید به موارد زیر توجه داشته باشید:

 

1. برای استفاده در فضای باز، باید سنسورهایی با برد بالا انتخاب شوند. برای مثال، برخی از اولتراسونیک ها قادر به اندازه‌گیری فواصل تا 10 متر هستند که ممکن است برای برخی کاربردها در فضای باز کافی نباشد.
2. محیط‌های خارجی ممکن است دارای شرایط آب و هوایی خاصی باشند که می‌تواند بر عملکرد سنسور تاثیرگذار باشد. برای مثال، بارش باران، برف و شرایط بادی می‌تواند دقت sensor التراسونیک را کاهش دهند.
3. محیط‌های خارجی ممکن است شامل موانعی باشند که می‌تواند دقت حسگر الترا سونیک را کاهش دهند. برای مثال، درختان، ستون‌های برق، و سایر سازه‌های با ارتفاع بالا ممکن است به عنوان موانع عمل کنند.
4. برای نصب در فضای باز، باید سنسورها مقاوم در برابر شرایط آب و هوایی، ضد آب و ضد گرد و غبار باشند.
5. برای نصب در فضای باز، باید از قطعات و مواد با کیفیت مناسب استفاده کرد تا سنسورها در برابر تغییرات دما، رطوبت و تابش نور خورشید مقاوم باشند.

در نتیجه، می‌توان Ultrasonic sensor را در فضای باز نصب کرد، اما باید به موارد فوق توجه کرد و سنسورهای مناسب با ویژگی‌های مقاوم در برابر شرایط آب و هوایی و موانع را برای استفاده در فضای باز انتخاب کرد.

 

آیا می توانیم حسگر التراسونیک را برای تشخیص اشیاء در فاصله های بلند استفاده کنیم؟

سنسورهای اولتراسونیک معمولاً برای اندازه‌گیری فواصل کوتاه تا متوسط ​​استفاده می‌شوند، برای مثال در ماشین‌های جاروبرقی، ربات‌های خانگی، دوربین‌های دنبالک و غیره. اما برای تشخیص اشیاء در فواصل بلند، مانند اندازه‌گیری فاصله تا اشیاء در فضای باز، sensor التراسونیک کارآمدی محدودی دارند.

دلیل این محدودیت این است که با افزایش فاصله، سیگنال صوتی که توسط سنسور تولید می‌شود، ضعیف‌تر و تدریجاً توسط هوا جذب می‌شود. همچنین، برخی از سنسور التراسونیک کمترین فاصله قابل اندازه‌گیری را دارند و در فواصل بلندتر از آن مشکلاتی مانند عدم دقت و یا اندازه گیری ناصحیح را نشان می‌دهند.

بنابراین برای تشخیص اشیاء در فواصل بلند، بهتر است به جای سنسور اولتراسونیک از سایر سنسور ها مانند لیزری یا رادار استفاده کرد که قابلیت اندازه‌گیری در فواصل بلندتر را دارند.