Ультразвуковой датчик

Сенсорное устройство, преобразующее электрическую энергию в ультразвуковые волны (механические вибрации с частотой более 20 кГц), называется ультразвуковым датчиком. Принцип работы ультразвукового датчика похож на радар и оценивает наличие цели на основе интерпретации отраженного от нее сигнала. Принимая скорость звука за постоянную величину, с помощью ультразвукового датчика определяется и расстояние до объекта, соответствующее интервалу времени между отправкой сигнала и возвращением его эхо.



Ультразвуковой датчик
Ультразвуковой датчик имеет ряд особенностей, определяющих область применения данного устройства. Среди них выражена направленность сигналов, небольшая дальность действия, невысокая скорость распространения волн. Основное преимущество ультразвуковых датчиков – сравнительно низкая цена.
Основу ультразвукового датчика составляет преобразователь, который объединяет активный элемент и диафрагму. Преобразователь работает как передатчик и как приемник. Активный элемент генерирует короткий импульс и принимает его эхо от препятствия. Он изготавливается из пьезоэлектрического материала. Алюминиевая диафрагма является контактной поверхностью датчика и определяет его акустические характеристики. Преобразователь имеет упругую основу, которая поглощает вибрации.
При получении внешнего сигнала активный элемент заставляет вибрировать диафрагму, которая посылает ультразвуковые импульсы в пространство. При встрече с препятствием импульсы отражаются, возвращаются к преобразователю и создают вибрации активного элемента, с которого снимается электрический сигнал.
Основными техническими характеристиками ультразвукового датчика является дальность обнаружения препятствия, частота сигнала, быстродействие (скорость определения препятствия).
Производители не указывают значение такого важного показателя как угол обзора. В ультразвуковом датчики угол обзора определяется частотой импульсов, а также размером и формой преобразователя. При этом, чем выше частота импульса, тем уже угол обзора датчика. Ультразвуковой датчик с частотой импульсов 40 кГц имеет достаточно большой угол обзора.
Несмотря на неоспоримые преимущества, ультразвуковой датчик имеет серьезные функциональные ограничения. Работоспособность датчика и соответственно точность показаний снижаются в плохих погодных условиях (дождь, снег, лед) и при загрязнении. Сенсор может пропустить мелкие предметы (стойки ограждения), поверхности, имеющие низкую отражательную способность. Датчик может неверно работать при движении по крутому склону, когда поверхность земли воспринимается как помеха. Ошибки в показаниях наблюдаются при встрече с гладкой наклонной поверхностью.

hs-sr04-001
Рисунок 1 – Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04



Оставить ответ

Обязательные поля помечены*

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.