Funcionamento e estrutura dos sensores ultrassônicos

Em sensores de proximidade ultrassônicos, é utilizado um transdutor acústico especial que permite o envio ou recebimento de ondas sonoras. O transdutor envia uma quantidade definida de ondas sonoras, as quais são refletidas pelo objeto a ser detectado. Após o envio dos pulsos, o sensor ultrassônico é alternado para o modo de recepção. O tempo até a chegada de um possível eco é proporcional à distância do objeto até o sensor de proximidade.

Saída digital

A detecção de um objeto só é possível dentro da faixa de medição. A distância sensora pode ser ajustada pelo usuário, através de um potenciômetro, ou programada com o teach-in. Ao ser detectado um objeto dentro da distância configurada, o estado de comutação do sensor é alterado. Um LED integrado informa sobre o estado de comutação do nível de saída.

Detecção de objeto

As ondas sonoras são bem refletidas em diversas superfícies. Os objetos detectados podem ser sólidos, líquidos, granulados ou em pó. Objetos transparentes ou de difícil detecção óptica são claramente detectados com sensores ultrassônicos.

Objeto padrão

Todas as indicações referem-se a um objeto quadrado, plano com os seguintes comprimentos de aresta:

  • 15 x 15 mm para Sde até 250 mm
  • 30 x 30 mm para Sde até 1000 mm
  • 100 x 100 mm para Sde até 1000 mm

O objeto padrão é posicionado verticalmente em relação ao eixo de referência do sensor.

Tamanho

Para garantir uma detecção segura de objeto, o sinal refletido deve ser suficientemente grande. A intensidade do sinal refletido também depende do tamanho do objeto. Para o objeto padrão definido, a distância de medição Sd pode ser completamente aproveitada.

Superfície

Objetos absorvedores de som e materiais com superfície irregular ou porosa refletem ondas sonoras de forma difusa, reduzindo assim a faixa de medição dos sensores ultrassônicos. A distância de medição Sd pode ser totalmente aproveitada se a rugosidade máxima da superfície não for superior a 0,2 mm.
Objetos absorvedores de som típicos são:

  • borracha alveolar
  • algodão / lã / tecidos / feltro
  • Materiais muito porosos

Feixes de som típicos

Os feixes de som contidos nas páginas de dados mostram a área de detecção efetiva dos sensores ultrassônicos. Além disso, os feixes de som demonstram a influência dos feixes secundários, que aumentam o ângulo de abertura dos sensores na área próxima. Devido à absorção e à difusão de ondas sonoras no ar, os feixes de som se tornam menores em grandes distâncias. Tamanho, forma, características da superfície e a direção de aproximação do objeto possuem uma grande influência sobre a área de detecção lateral de um sensor ultrassônico. Cada feixe de som é típico de uma família de sensores inteira. Por exemplo, o perfil 100 - 1000 mm é válido para todos os modelos com essa faixa de detecção, seja analógica ou digital.

Método de medição

Para determinar o feixe de som típico, são utilizados objetos padrão quadrados em aço com os seguintes comprimentos de aresta:

  • 15 x 15 mm para Sde ≤ 250 mm
  • 30 x 30 mm para Sde ≤ 1000 mm
  • 100 x 100 mm para Sde até 1000 mm

Os objetos são posicionados lateralmente na faixa de detecção, perpendicularmente ao ângulo de referência do sensor e em diversas distâncias. Conectando os pontos de comutação medidos, obtêm-se os feixes de som típicos. O formato do feixe de som modifica-se ao utilizar objetos redondos ou de geometrias diferentes.