Pytanie na początek: Wymień dwie rzeczy, które są szybsze od dźwięku? Jeśli odpowiedziałeś „światło”, ale nadal szukasz drugiej odpowiedzi, to być może nie zagłębiłeś się w fascynujący świat czujników ultradźwiękowych.
Kolejne pytanie: Jak okręt podwodny „widzi”? Ta odpowiedź jest łatwiejsza: sonar. Warto powiedzieć, że jest to technologia, która wysyła dźwięk i zapisuje dane z jego echa – ale jest to również sposób, w jaki nietoperz odnajduje się w ciemnej jaskini.
Co to wszystko ma wspólnego z tematem? Cóż, dziś badamy świat czujników ultradźwiękowych, których fale ultradźwiękowe są szybsze od dźwięków i powszechnie stosowane, aby pomóc robotom znaleźć drogę, otworzyć bramy, kontrolować poziom płynów lub automatycznie określać na bieżąco drogę w różnych miejscach pracy.
Jak działa czujnik ultradźwiękowy?
Krótko mówiąc, czujnik ultradźwiękowy to małe, poręczne i niedrogie urządzenie elektroniczne, które „widzi”, mierząc odległość do innego obiektu za pomocą tych superszybkich ultradźwiękowych fal, o których właśnie mówiliśmy. Dźwięk jest emitowany przez nadajnik za pomocą kryształów piezoelektrycznych, a gdy się odbije, jest zamieniany przez odbiornik na sygnał elektroniczny. To rozwiązanie proste, tanie, bardzo dokładne, wszechstronne i niezawodne.
W trakcie pracy, czujnik ultradźwiękowy wykonuje obliczenia matematyczne przy pomocy wzoru D (odległość) = ½ T (czas) x C (prędkość dźwięku – 343 metry na sekundę). Jeśli więc przykładowo czujnik zarejestruje 0,025 sekundy przerwy pomiędzy wystrzeliwanymi i powracającymi falami ultradźwiękowymi, obliczenie jest takie:
0,5 x 0,025 x 343 = 4,2875 metrów.
Gdzie stosuje się czujniki ultradźwiękowy?
1. Detekcja antykolizyjna
W realnym świecie istnieją dwa podstawowe rodzaje czujników ultradźwiękowych. Omówiliśmy już typ pomiaru zasięgu, ale do detekcji zbliżeniowej używany jest ich pewien wariant, który można zobaczyć w nowoczesnym samochodzie. Zwykle umieszczone w zderzakach, czujniki wyczuwają sygnały odbijające się od pieszych, innych samochodów i obiektów znajdujących się w określonym zakresie, a w przypadku wykrycia uruchamiają układ hamulcowy lub alarm.
2. Wykrywanie poziomu wody
Innym popularnym zastosowaniem czujników ultradźwiękowych (które, owszem, mogą być wodoszczelne) jest wykrywanie poziomu cieczy. Niezależnie od tego, czy chcemy poznać lub wykryć poziom wody lub jej głębokość. Dobre do użycia powyżej poziomu wody lub pod wodą, to idealny sposób, aby dowiedzieć się, ile wody masz w zbiorniku, jak wysoki jest poziom potoku, rzeki lub morza (np. do ostrzegania przed tsunami), lub do wykorzystania w projektach irygacyjnych lub szeregu innych mokrych i śliskich miejscach.
3. Robotyka
My ludzie mamy uszy i oczy, ale roboty – coraz częściej wykorzystywane w produkcji i magazynach do montażu części i przemieszczania rzeczy – mają czujniki ultradźwiękowe. Technologia ultradźwiękowa oznacza, że robot może poruszać się z prędkością bez wpadania na przedmioty, podczas gdy precyzja pozwala mu na wykonywanie zadań z dużą dokładnością.
Jednak czujniki ultradźwiękowe doskonale sprawdzają się również na liniach produkcyjnych, do liczenia ludzi przechodzących obok, do informowania myjni o obecności pojazdu – lub do prawie nieskończonej liczby bieżących lub przyszłych zastosowań.
