Датчик ультразвуковой: Ультразвуковые датчики положения и перемещения

Ультразвуковые датчики | UM12 | SICK

Ультразвуковые датчики | UM12 | SICK

обзор семейств продукции
Русский
Cesky
Dansk
Deutsch
English
Español
Suomi
Français
Italiano
日本語 – Японский
한국어 – Корейский
Nederlands
Polski
Portugues
Svenska
Türkçe
Traditional Chinese
Китайский

Небольшой датчик, огромная польза

Преимущества

• Простая интеграция в оборудование благодаря компактным размерам корпуса
• Проверенная временем конструкция корпуса M12 совместима с другими технологиями
• Аналоговые варианты компактной конструкции для сложнейших измерительных задач
• Прочный неразъемный металлический корпус гарантирует эксплуатационную готовность оборудования
• Функция обучения через дискретный вход защищает от непреднамеренного нарушения регулировки, сокращая тем самым риск незапланированных простоев
• Надежное измерение в условиях помех в виде грязи, пыли, влаги или тумана благодаря невосприимчивости ультразвуковой технологии
• Интегрированная температурная компенсация обеспечивает высокую точность измерения и оптимальное качество технологического процесса

Обзор

Небольшой датчик, огромная польза

Датчики семейства UM12 впечатляют своей компактностью и надежностью металлического корпуса. Два варианта дальности сканирования (до 350 мм) и четыре вида выходного сигнала — аналоговый выход по току или по напряжению, дискретный выход PNP/NPN — обеспечивают высочайшую гибкость применения даже в самых стесненных условиях. Независимость от цвета объектов, высокая невосприимчивость к загрязнениям и эффективное подавление заднего фона обеспечивают стабильное качество результатов измерения в любых условиях. Ультразвуковой датчик UM12 от SICK — это оптимальная технология для любой области применения в проверенном временем корпусе M12.

Краткий обзор

• Надежное измерение независимо от цвета, прозрачности объектов, бликов и окружающего освещения
• Очень короткий и прочный металлический корпус M12
• Варианты с дискретными выходами PNP/NPN или аналоговым выходом
• Невосприимчив к грязи, пыли, влаге и туману
• Обнаружение, измерение и позиционирование с помощью ультразвуковой технологии
• Калибровка по кабелю

Преимущества

Практически неограниченное использование — независимо от цвета, блеска и прозрачности

Ультразвуковые датчики SICK измеряют и обнаруживают цветные, блестящие или прозрачные поверхности, что считается особенно сложным для оптических датчиков, в самых разных сферах применения. Даже неблагоприятные условия окружающей среды, такие как пыль, грязь или туман, практически не влияют на результат измерения. Более того, широкая зона обнаружения позволяет контролировать большое поле с помощью всего лишь одного датчика — и это при диапазоне измерения от 13 мм до 8 м. Неважно где: ультразвуковые датчики SICK можно найти в любой отрасли. Обширный ассортимент предлагает вам широкий спектр решений для вашего случая применения. Убедитесь сами.

Подробнее
Закрыть

Узнайте больше о принципе функционирования ультразвуковых датчиков.

Измерение времени прохождения (звука)

Датчик излучает звуковой импульс, который отражается обнаруживаемым объектом. Время, которое необходимо импульсу для прохождения от датчика до объекта и в обратном направлении, измеряется, оценивается и преобразуется в расстояние следующим образом.

Расстояние = скорость звука x общее время прохождения звука (t2) / 2

Диапазоны срабатывания ультразвуковых датчиков В целом, к ультразвуковым датчикам применимо следующее: чем меньше звука поглощает измеряемый объект, тем больше возможный диапазон срабатывания. Рабочий диапазон срабатывания указывает расстояние, на котором возможно измерение обычных объектов с достаточным функциональным резервом. В идеальных условиях датчик может использоваться даже в предельном диапазоне. Коммутационные поля используются для идеальной оценки возможностей приложения. Тёмно-синяя область, отображаемая в этих коммутационных полях, показывает пример рабочего диапазона датчика при обнаружении круглого стержня. Светло-синяя область демонстрирует максимальную зону обнаружения (предельный диапазон срабатывания), которая должна быть достигнута в идеальных условиях с легко распознаваемыми объектами, здесь в качестве примера — выровненная пластина. Во избежание непреднамеренного обнаружения объектов в ближайшем окружении эта зона между датчиком и объектом измерения должна быть свободной. Обнаруживаемость и зона обнаружения объекта зависят от его отражающих свойств, размера и ориентации. В зависимости от применения датчик может распознавать в том числе и очень мелкие объекты, например, металлическую проволоку.

Подробное рассмотрение областей применения

Ультразвуковые датчики — настоящие универсалы. Ультразвуковые датчики от SICK подтверждают свою надёжность и точность практически во всех областях применения: будь то определение положения, измерение расстояния или обнаружение твёрдых, порошкообразных и жидких сред. Неважно, в какой сфере, неважно, в каком случае применения.

Ультразвуковые датчики SICK демонстрируют свои преимущества при бесконтактном обнаружении объектов во всех возможных областях применения. Эти универсалы надёжно и точно выполняют все требования для автоматизации ваших процессов.

SICK LifeTime Service

Услуги от SICK повышают производительность машин и оборудования, повышают общую безопасность людей, создают основу для непрерывной хозяйственной деятельности и обеспечивают защиту средств производства. В дополнение к непосредственным консультационным услугам SICK также поддержит вас во время проектирования концепции и ввода в эксплуатацию, а также во время работы прямо на месте.

Спектр услуг варьируется от технического обслуживания и осмотра, проверки рабочих характеристик до обновления и модернизации. Модульные или индивидуально разработанные договоры на сервисное обслуживание увеличивают срок службы и, следовательно, эксплуатационную готовность оборудования. Благодаря датчикам и системам неисправности или превышения предельных значений можно обнаружить в любое время.

Консультации и проектирование Консультации с учётом ориентации на область применения продукта, его интеграции и вариантам использования.Запуск в эксплуатацию и техническое обслуживание Оптимизированные для конкретного случая применения и устойчивые ─ благодаря квалифицированному вводу в эксплуатацию и техническому обслуживанию прошедшими специальную подготовку сервисными техниками SICK.Договоры о технической поддержке Расширенная гарантия, дистанционное обслуживание SICK Remote Service, круглосуточная служба технической поддержки, техническое обслуживание, гарантии эксплуатационной готовности и другие модульные компоненты по желанию можно объединить индивидуально.

Применение

Технические данные

Загрузки

Наверх

Пожалуйста, подождите…

Ваш запрос обрабатывается, это может занять несколько секунд.

Изучаем ультразвуковой датчик Lego mindstorms EV3

Содержание урока

Введение:

Текущий урок мы посвятим изучению ультразвукового датчика. Данный датчик присутствует только в образовательной версии набора Lego mindstorms EV3. Тем не менее, пользователям домашней версии конструктора советуем тоже обратить внимание на данный урок. Возможно, что прочитав о назначении и использовании этого датчика, вы пожелаете его приобрести в дополнение к своему набору.

7.1. Изучаем ультразвуковой датчик

Главное назначение ультразвукового датчика, это определение расстояния до предметов, находящихся перед ним. Для этого датчик посылает звуковую волну высокой частоты (ультразвук), ловит обратную волну, отраженную от объекта и, замерив время на возвращение ультразвукового импульса, с высокой точностью рассчитывает расстояние до предмета.

Рис. 1

Ультразвуковой датчик может выдавать измеренное расстояние в сантиметрах или в дюймах. Диапазон измерений датчика в сантиметрах равен от 0 до 255 см, в дюймах — от 0 до 100 дюймов. Датчик не может обнаруживать предметы на расстоянии менее 3 см (1,5 дюймов). Так же он не достаточно устойчиво измеряет расстояние до мягких, тканевых  и малообъемных объектов. Кроме режимов измерения расстояния в сантиметрах и дюймах датчик имеет специальный режим «Присутствие/слушать». В этом режиме датчик не излучает ультразвуковые импульсы, но способен обнаруживать импульсы другого ультразвукового датчика.

У нашего робота, собранного по инструкции small-robot-45544, ультразвуковой датчик уже закреплен впереди по ходу движения. Подключим его кабелем к порту «3» модуля EV3 и приступим к разбору практических примеров использования ультразвукового датчика.

Задача №14: написать программу, останавливающую прямолинейно движущегося робота, на расстоянии 15 см до стены или препятствия.

Для решения задачи воспользуемся уже знакомым нам программным блоком «Ожидание» Оранжевой палитры, переключив его в Режим: «Ультразвуковой датчик» — «Сравнение» — «Расстояние в сантиметрах» (Рис. 2). Само решение будет похоже на решение Задачи №7.

Рис. 2

Решение:

1. Начать прямолинейное движение вперед (Рис. 3 поз. 1)
2. Ждать, пока значение ультразвукового датчика не станет меньше 15 см. (Рис. 3 поз. 2)
3. Прекратить движение вперед (Рис. 3 поз. 3)

Рис. 3

Задача решена!

Задача №15: написать программу для робота, держащего дистанцию в 15 см от препятствия. 

Решение: 

Поведение робота будет следующим:

• при значении показания ультразвукового датчика больше 15 см робот будет двигаться вперед, стараясь приблизиться к препятствию;
• при значении показания ультразвукового датчика меньше 15 см робот будет двигаться назад, стараясь удалиться от препятствия.

Мы уже знаем, что за организацию выбора выполняемых блоков в зависимости от условия отвечает программный блок «Переключатель» Оранжевой палитры. Установим для блока «Переключатель» режим «Ультразвуковой датчик» — «Сравнение» — «Расстояние в сантиметрах» (Рис. 4 поз.1). Параметр «Тип сравнения» блока «Переключатель» установим в значение «Больше»=2, а «Пороговое значение» определим равным 15 (Рис. 4 поз. 2). Такие настройки программного блока «Переключатель» приведут к следующему поведению программы: При показаниях ультразвукового датчика больше 15 см будут выполняться программные блоки, помещенные в верхний контейнер (Рис. 4 поз. 3), в противном случае будут выполняться программные блоки, помещенные в нижний контейнер (Рис. 4 поз. 4).

Рис. 4

Поместим в эти контейнеры программные блоки, включающие движение вперед и назад. Для того чтобы программный блок «Переключатель» выполнялся многократно, поместим его внутрь программного блока «Цикл» Оранжевой палитры (Рис. 5).

Рис. 5

Загрузите получившуюся программу в робота и запустите ее на выполнение. Если перед роботом отсутствует препятствие, то он поедет вперед. Поднесите руку близко к ультразвуковому датчику, попробуйте отводить — приближать руку. Как ведет себя робот? Ждем ваши комментарии к этому уроку.

7.2. Робот-полицейский

Принцип работы ультразвукового датчика очень похож на радар, который применяется для измерения скорости движущихся автомобилей. Как радар узнаёт скорость автомобиля? Он измеряет расстояние до движущегося объекта, ждёт заданное небольшое время и повторяет измерение. Разность расстояний — это пройденный путь автомобиля. Разделив пройденный путь на время между двумя измерениями, можно найти скорость, с которой двигался объект измерения.

Давайте же научим и нашего робота работе радара!

Рис. 6

Последовательность действий, выполняемых роботом, будет следующей:

• Робот ждёт появления в зоне контроля движущегося объекта;
• измеряет расстояние до объекта;
• ждёт 1 секунду;
• повторно измеряет расстояние до объекта;
• находит пройденное расстояние и сравнивает его с пороговым значением;
• выводит на экран результат и подает тревогу в случае превышения скорости.

 Начнём создавать программу для нашего робота-полицейского.

1. С помощью программного блока «Ожидание» ждём появления объекта в зоне контроля робота (Рис. 7 поз. 1). Расстояние до объекта передаем в программный блок «Математика» (Рис. 7 поз. 4).
2. С помощью программного блока «Ожидание» ждем 1 секунду.
3. Второй раз снимаем показание ультразвукового датчика (Рис. 7 поз. 3) и передаем полученное значение в программный блок «Математика» (Рис. 7 поз. 4).
4. В программном блоке «Математика» находим расстояние, пройденное объектом измерения за 1 секунду. Полученное значение передаем в программный блок «Сравнение» (Рис. 7 поз. 5) и выводим на экран (Рис. 7 поз. 6).
5. С помощью программного блока «Сравнение» (Рис. 7 поз. 5) сравниваем пройденное расстояние с пороговым значением, равным 10. Результат сравнения двух чисел представляет собой логический вывод. Логический вывод может принимать одно из двух значений: «Да» или «Нет». Этот вывод мы передаем в прогаммный блок «Переключатель» (Рис. 7 поз. 7), настроив его на прием логических значений. Обратите внимание: шины данных, передающие логические значения, окрашены в зеленый цвет, в отличие от желтых шин данных, передающих числовые значения. (В дальнейшем мы подробнее ознакомимся с принципами обработки логических значений).
6. С помощью программного блока «Переключатель» мы организуем две ветки поведения программы в зависимости от скорости объекта. Если объект за 1 секунду приблизился к роботу, больше чем на 10 см, значит, будем считать его приближение критическим и подадим сигналы тревоги (Рис. 7 поз. 8). В противном случае будем считать, что объект движется медленно, в этом случае робот включит зеленую подсветку клавиш модуля EV3 и произнесёт «Okay».
7. В конце программы еще раз воспользуемся программным блоком «Ожидание» (Рис. 7 поз. 10) и «придержим» завершение программы на 5 секунд, чтобы успеть прочитать информацию на экране модуля EV3.

Рис. 7 

Загрузите программу в робота, расположите робота так, чтобы перед ним на расстоянии 60 сантиметров отсутствовали другие предметы, запустите программу на выполнение. Перемещайте в направлении к роботу игрушечный автомобиль или объемный предмет, наблюдайте за реакцией робота. Попробуйте изменять пороговые значения в программе. Как изменяется поведение робота? Опишите свои наблюдения в комментарии к этому уроку.

7.3. Ультразвуковой датчик — режим «Присутствие/слушать»

Как уже отмечалось выше, в этом режиме ультразвуковой датчик способен обнаруживать излучение другого ультразвукового датчика. Результатом обнаружения является логическое значение: «Да», если найдено ультразвуковое излучение, или «Нет», если ничего не найдено. Данный режим можно использовать, например, в состязаниях роботов-шпионов (описание режима уже говорит о том, что для его использования необходимо минимум два робота).

Задача № 16: необходимо написать программу, обнаруживающую другого робота, с работающим ультразвуковым датчиком.

Попробуйте написать программу самостоятельно, не подглядывая в решение!

Решение Задачи №16

Используя знания, полученные ранее, попробуйте самостоятельно разобрать вариант решения Задачи №16. Предложите свой вариант решения…

Типы ультразвуковых датчиков — новости и публикации компании «Радиомед Центр»

Радиомед Центр предлагает большой выбор ультразвуковых датчиков. Ниже приведено описание основных типов.

Датчики работают на основе пьезоэлектрического эффекта. При подаче тока на монокристалл возникают механические колебания с излучением ультразвуковых волн. Так работает трансдьюсер (датчик). Лучше ознакомиться с работой ультразвука вы можете тут.

Линейные датчики 

Частота 3-15 МГц. 5 типоразмеров 
Кристаллы расположены в линию и издают звуковую волну поочередно, создавая большое прямоугольное поле обзора. За счет большой частоты позволяют получать изображение в высоком разрешении. Но при этом маленькая глубина сканирования не более 11 см. Неудобство использования из-за плоского наконечника и большого размера.
Линейные датчики используются для исследования щитовидной железы, молочных желез, небольших суставов, мышц, сосудов.

Конвексные датчики

Частота 1,8 – 7,5 Мгц
За счет изгиба и меньшего размера обеспечивает лучшее прилегание к телу. Изображение больше датчика и нужно п
Используется для исследования органов брюшной полости и забрюшинного пространства, мочевой системы, тазобедренных суставов, плода на поздних стадиях беременности.

Секторальные датчики 

Частота 1,5 — 5 Мгц
Для исследования небольших участков на большой глубине. Значительное несоответствие реальным размерам.
Используются для исследования сердца.

Микроконвексные датчики 

Имеют различную кривизну рабочей поверхности (апертура) и различный угол дуги. Обеспечивают широкий обзор. Используется в акушерстве и гинекологии

 Чреспищеводные датчики ТЭЭ 

Используются для исследования сердца со стороны митрального клапана. Имеют вращающийся излучатель. Есть датчики для трехмерного и четырехмерного сканирования.

Би-плановые датчики

Имеют два совмещенных излучателя. 
Конвексный+ конвексный
Линейный+ конвексный
Дают поперечный и продольный срез. У некоторых производителей есть трехплановые с одновременным выводом изображения.
Применяются для диагностики и контроля брахитерапии простаты.

Объемные 3D/4D датчики

Механические датчики с кольцевым вращением делают посрезовое сканирование органа. Затем данные преобразуются в изображение. Возможно применение 4d Multi slicing — ультразвуковая томография. Получение и просмотр всех срезовых изображений. 
Используются для получения трехмерных изображений при исследовании плода, сердца, брюшных органов.

Матричные датчики

1\5 D — полуторамерные
2 D — двухмерные позволяют делать трехмерные изображения в реальном времени.

Карандашные (слепой допплер CW) 

Датчики с разделенным приемником и излучателем. В слепом допплере нет черно-белого режима.
Используют для крупных артерий и вен всех конечностей, шеи, сердца.
Для исследования вен 4-8 Мгц.
Для исследования сердца 2 Мгц.

Видеоэндоскопические датчики 

Совмещают в себе гастрофиброскоп/бронхофиброскоп и ультразвук. Работают совместно с видеоэндоскопической стойкой стороннего производителя

Игольчатые (катетерные)

Микродатчики для ввода в труднодоступные полости, сосуды, сердце.

Лапароскопические 

Тонкая трубка с излучателем на конце для контроля лапароскопических операций.

Ультразвуковой датчик UltraSense превращает любую поверхность в сенсорную кнопку

Что если бы любую поверхность — дверь в дом, приборную панель автомобиля, стекло духовки — можно было превратить в пользовательский интерфейс? Отпала бы необходимость в механических кнопках, а электронные устройства можно было бы сделать водонепроницаемыми. Таким видят потенциал своей разработки специалисты компании UltraSense Systems, созданной в апреле 2018 года.

Учредителями UltraSense стали бывшие руководители компании InvenSense, в 2017 году купленной TDK за 1,3 млрд долларов и выпускающей однокристальные системы, с помощью инерциальных и других датчиков отслеживающие положение в пространстве. Они используются в мобильных и носимых устройствах, игровых контроллерах, пультах ДУ и оптических стабилизаторах изображения.

Компания UltraSense представила, по ее словам, самый маленький однокристальный ультразвуковой датчик, реагирующий на прикосновения и жесты сквозь довольно толстые слои различных материалов. Ознакомительные образцы первых моделей — TouchPoint и TouchPoint Z — уже доступны. Появление датчиков UltraSense в серийных потребительских и промышленных устройствах ожидается в 2020 году.

Первые датчики UltraSense предназначены для мобильных устройств и оптимизированы по критерию энергопотребления. Они работают через 5 мм алюминия или стекла, даже через 2 мм нержавеющей стали. Для областей применения, где нет ограничений по мощности, могут быть выпущены датчики, которые работают, например, сквозь слой алюминия толщиной 20 мм.

Принцип работы состоит в передаче ультразвукового луча через материал и изменении акустического импеданса поверхности при прикосновениях. Измеряя отраженный сигнал, система может обнаруживать прикосновение и даже оценивать его силу.

Датчик состоит из MEMS-преобразователя и специализированной интегральной схемы, которая, в свою очередь, включает микроконтроллер, память, цепи питания и аналоговый интерфейс. Размеры датчика UltraSense TouchPoint в корпусе LGA — 1,4 × 2,4 × 0,49 мм, потребляемый ток — 20 мкА. Датчик может работать независимо от хост-процессора, поскольку все алгоритмы обработки встроены в датчик. Его можно использовать в качестве кнопки питания для включения питания всего устройства простым касанием и в качестве многофункционального пользовательского интерфейса с использованием серий нажатий и жестов, таких как удерживание нажатия или движение по сенсорной поверхности (пролистывание).

Производители датчика ультразвукового из России

Продукция крупнейших заводов по изготовлению датчика ультразвукового: сравнение цены, предпочтительных стран экспорта.

1. где производят датчик ультразвуковой
2. ⚓ Доставка в порт (CIF/FOB)

Страны куда осуществлялись поставки из России

• 🇩🇪 ГЕРМАНИЯ (19)
• 🇰🇿 КАЗАХСТАН (15)
• 🇰🇷 КОРЕЯ, РЕСПУБЛИКА (11)
• 🇺🇿 УЗБЕКИСТАН (8)
• 🇮🇷 ИРАН, ИСЛАМСКАЯ РЕСПУБЛИКА (6)
• 🇺🇦 УКРАИНА (5)
• 🇺🇸 СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ (4)
• 🇪🇪 ЭСТОНИЯ (3)
• 🇨🇭 ШВЕЙЦАРИЯ (3)
• 🇧🇾 БЕЛАРУСЬ (3)
• 🇫🇮 ФИНЛЯНДИЯ (3)
• 🇦🇲 АРМЕНИЯ (3)
• 🇫🇷 ФРАНЦИЯ (2)
• 🇬🇧 СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО (2)
• 🇸🇪 ШВЕЦИЯ (2)

Выбрать датчик ультразвуковой: узнать наличие, цены и купить онлайн

Крупнейшие экспортеры из России, Казахстана, Узбекистана, Белоруссии, официальные контакты компаний. Через наш сайт, вы можете отправить запрос сразу всем представителям, если вы хотите купить
датчик ультразвуковой.
🔥 Внимание: на сайте находятся все крупнейшие производители датчика ультразвукового

Поставки датчик ультразвуковой оптом напрямую от завода изготовителя (Россия)

Крупнейшие заводы — кто можете изготовить датчик ультразвуковой

Аппаратура ультразвукового сканирования

Изготовитель Приборы

Поставщики Части и принадлежности

Крупнейшие производители Приборы и аппаратура для измерения или контроля расхода или уровня жидкостей

Экспортеры Части и принадлежности приборов и аппаратуры для измерения или контроля расхода

Компании производители Приборы и аппаратура для измерения или контроля расхода или уровня жидкостей

Кристаллы пьезоэлектрические собранные

приборы

Части и принадлежности (в другом месте данной группы не поименованные или не включенные) к машинам

Приборы или аппаратура

Приборы

Приборы и аппаратура для измерения или контроля напряжения

Части и принадлежности машин и устройств для испытания механических свойств материалов

Машины и механические приспособления

Крепежная арматура

Контрацептивы

Соединители и контактные элементы для проводов и кабелей на напряжение не более в

Части и принадлежности компасов для определения направления; навигационных приборов и инструментов

Инструменты и устройства офтальмологические

Приборы и инструменты метеорологические

  изделия из пластмасс и изделия из прочих материалов товарных позиций  — 

Алексей
Продажа товара: Азия, ЕС, Африка, Америка СНГ

Экспорт за рубеж, подбор надежных поставщиков
Почта: [email protected] WhatsApp

Лена Еременко
эксперт по ВЭД

Таможенное оформление, сертификация продукции
Почта: [email protected]

Доставка датчика ультразвукового за границу

Часть портов, куда наиболее часто осуществляется импорт датчика ультразвукового из России.
Вы можете получить цену FOB/CIF в портах ниже. Или прислать наиболее подходящий порт для Вас. Продажа будет осуществляться напрямую между заводом изготовителем и покупателем

1. La Pallice (France)
2. Izmail (Ukraine)
3. Bautino (Kazakhstan)
4. Dalsbruk (Finland)
5. Suursadam (Estonia)
6. Berndshof (Germany)
7. Guanghai (China)
8. Borgholm (Sweden)

Заполнить контактные данные

Отправить

Датчик уровня ультразвуковой ДУ-У

• Универсальный датчик для различных применений.
• Высокая частота обновления показаний.
• Взрывозащищенное исполнение.

Описание

Датчик ДУ-У предназначен для непрерывного измерения уровня жидкости (нефть, тёмные и светлые нефтепродукты, растворители, водные растворы и др.) в резервуарах, а также в открытых каналах. Принцип работы — измерение временного интервала между моментом передачи излучаемого и приемом отраженного ультразвукового сигнала.

Датчики ДУ-У – это недорогое и надёжное решение для непрерывного измерения уровня. Они просты в установке и обслуживании, не имеют частей контактирующих с контролируемой средой и движущихся элементов. Все модификации датчиков имеют взрывозащищенное исполнение.

Модификации ДУ-У-1-200, ДУ-У-2-200 имеют диапазон измерения от 100мм до 1000мм. Использование частоты 200кГц позволяет работать в узких трубах диаметром до 20мм. Модификации ДУ-У-1-75, ДУ-У-2 -75 имеют увеличенный диапазон измерения от 300мм до 5000мм. Погрешность датчиков ДУ-У составляет ±5мм во всем диапазоне измерений.

Для моделей ДУ-У-1 питание и связь осуществляются по двухпроводной линии (интерфейс 4-20мА).

Для моделей ДУ-У-2 питание и связь осуществляются по четырехпроводной линии (интерфейс RS-485).Использование интерфейса RS-485 даёт возможность подключения до 32 датчиков по единому четырехпроводному кабелю.

Датчики имеют встроенную функцию автоматической термокомпенсации, позволяющую устранить зависимость показаний датчика от температуры окружающей среды. Благодаря минимальному времени обработки информации, датчик пригоден для применения в быстропротекающих технологических процессах, например в системах со скоростным наливом емкостей. 

Технические характеристики

*при нормальных условиях окружающей среды. Для жидкостей рекомендуется использовать «успокоительную» трубу, устраняющую влияние пены, волнения поверхности и ложные эхо-сигналы от посторонних объектов.

Ультразвуковые датчики в домашней автоматике

Что такое домашняя автоматизация?

Домашняя автоматизация позволяет объединить бытовые устройства в единую сеть и упростить управление вашим домом. При этом полный контроль осуществляется из любой точки мира. Технология «Умным дом» подразумевает, что пользователь изначально определяет сценарий работы устройств, а в дальнейшем работа всех систем выполняется автоматически.

Одним из основных преимуществ домашней автоматизации может стать значительная экономия энергии. В частности, термостаты могут снижать температуру, если никого нет дома, а система освещения автоматически включать и отключать свет, если человек входит или выходит из комнаты.

Ультразвуковые сенсоры широко используются в качестве датчиков движения в системах домашней автоматизации и IoT. Например, они применяются в системах сигнализации и формируют сигнал тревоги, если кто-то проник в дом, пока хозяева отсутствуют. Выбор оптимального датчика зависит от особенностей конкретного приложения.

Датчики решают многие домашние проблемы, когда дело касается безопасности вашей семьи, защиты вашего банковского счета или защиты вашего дома от повреждений. Рассмотрим некоторые примеры их использования.

Использование ультразвуковых датчиков для обнаружения затопления

Наверное последнее, что вы хотели бы увидеть, вернувшись домой после тяжелого рабочего дня, это ваш подвал, залитый водой из-за потекшего водонагревателя, лопнувшей трубы или другой утечки.

Ультразвуковой сенсор MB7360 широко используется не только для измерения уровня воды в резервуарах, но и для обнаружения утечек.

С помощью этого датчика и системы интеллектуальных водяных клапанов вы можете предотвратить чрезмерный ущерб, возникающий вследствие затопления.

В качестве конкретного примера можно привести отчет по проекту, доступный по ссылке.

Использование ультразвуковых сенсоров в качестве датчиков движения

В этом разделе мы рассмотрим еще несколько конкретных примеров домашней автоматики. В них разработчики использовали Raspberry Pi и Arduino совместно с ультразвуковыми датчиками. Как уже говорилось ранее, ультразвуковые сенсоры могут использоваться в качестве датчиков движения, например для систем освещения.

Домашняя система автоматического включения и выключения освещения

В этом руководстве автор разрабатывает систему автоматического включения и выключения освещения на базе Arduino. В данном случае ультразвуковой сенсор MB1040 использует для обнаружения движения.

Датчики парковки для автомобиля

Парковать автомобиль оказывается значительно проще при наличии системы помощи при парковке. В таких системах используются датчики, которые информируют о приближении препятствий. Они сообщают водителю, когда следует остановиться.

В данном проекте автор рассказывает о создании собственной системы помощи при парковке, размещаемой в гараже. Система строится на базе Arduino.

В книге BeagleBone Home Automation Blueprints содержатся инструкции о том, как создать свою собственную систему ультразвуковой парковки, используя плату мини-компьютера BeagleBone, работающую под Linux.

У вас есть почта?

Еще один замечательный проект – система автоматического контроля за почтовым ящиком. Речь идет именно об обычном почтовом ящике, в который приходят газеты, счета, письма и т.д. В данном случае ультразвуковой датчик, работающий под управлением платы Arduino, используется для обнаружения писем и прочих отправлений. Это идеальное приложение для жилых комплексов и бизнес-парков.

Подробнее с проектом можно ознакомиться здесь.

Заключение

Ультразвуковое сканирование – это относительно недорогая технология, которая может использоваться в различных приложениях. Максимальный диапазон ультразвуковых датчиков MaxBotix достигает 10 метров. Этого оказывается вполне достаточно для большинства приложений «Умного Дома». Ультразвуковые сенсоры является универсальными и могут применяться в различном окружении, будь то вода, воздух или газ. Все это делает их идеальным выбором при создании самых различных пользовательских устройств.

Рабочий, Схема контактов, Описание и Спецификация

HC-SR04 Ультразвуковой датчик

Ультразвуковой датчик HC SR04

Ультразвуковой датчик HC SR04

Схема выводов ультразвукового датчика HC SR04

нажмите на картинку для увеличения

Штифт ультразвукового датчика Конфигурация

Характеристики датчика HC-SR04

• Рабочее напряжение: + 5В
• Теоретическое расстояние измерения: от 2 см до 450 см
• Практическое расстояние измерения: от 2 см до 80 см
• Точность: 3 мм
• Угол измерения: <15 °
• Рабочий ток: <15 мА
• Рабочая частота: 40 Гц

Купить ультразвуковой датчик HC-SR04 можно здесь.

Эквивалентные датчики измерения расстояния

Передатчик для США Пара приемников, модуль ИК-датчика, пара ИК-датчиков, ИК-аналоговый датчик расстояния,

HC-SR04 Ультразвуковой датчик — рабочий

Как показано выше, ультразвуковой датчик HC-SR04 (США) представляет собой 4-контактный модуль с именами контактов Vcc, Trigger, Echo и Ground соответственно. Этот датчик является очень популярным датчиком, который используется во многих приложениях, где требуется измерение расстояния или обнаружение объектов.Модуль имеет два проема спереди, которые образуют ультразвуковой передатчик и приемник. Датчик работает по простой формуле для средней школы:

Расстояние = Скорость × Время

Ультразвуковой передатчик передает ультразвуковую волну, эта волна распространяется по воздуху, и когда она сталкивается с каким-либо материалом, она отражается обратно к датчику, эта отраженная волна наблюдается модулем ультразвукового приемника, как показано на рисунке ниже

Теперь, чтобы рассчитать расстояние по приведенным выше формулам, мы должны знать скорость и время.Поскольку мы используем ультразвуковую волну, мы знаем универсальную скорость ультразвуковой волны в комнатных условиях, которая составляет 330 м / с. Схема, встроенная в модуль, рассчитает время, необходимое для возвращения волны США, и включает высокий уровень эхо-сигнала на такое же количество времени, таким образом мы также можем узнать затраченное время. Теперь просто рассчитайте расстояние с помощью микроконтроллера или микропроцессора.

Как использовать ультразвуковой датчик HC-SR04

Датчик расстояния HC-SR04 обычно используется как с микроконтроллерами, так и с микропроцессорными платформами, такими как Arduino, ARM, PIC, Raspberry Pie и т. Д.Следующее руководство является универсальным, поскольку его необходимо соблюдать независимо от типа используемого вычислительного устройства.

Подайте питание на датчик, используя регулируемое напряжение +5 В через контакты Vcc и заземления датчика. Ток, потребляемый датчиком, составляет менее 15 мА и, следовательно, может питаться напрямую от контактов 5 В на плате (при наличии). Контакты Trigger и Echo являются контактами ввода-вывода и, следовательно, могут быть подключены к контактам ввода-вывода микроконтроллера. Чтобы начать измерение, триггерный вывод должен быть установлен в высокий уровень на 10 мкс, а затем выключен.Это действие вызовет ультразвуковую волну с частотой 40 Гц от передатчика, а приемник будет ждать возвращения волны. Как только волна возвращается после того, как она отражается каким-либо объектом, вывод Echo переходит в высокий уровень в течение определенного времени, которое будет равно времени, необходимому для возврата волны обратно к датчику.

Время, в течение которого вывод Echo остается на высоком уровне, измеряется MCU / MPU, поскольку он дает информацию о времени, которое требуется для возврата волны обратно к датчику.Используя эту информацию, измеряется расстояние, как описано в заголовке выше.

Приложения

• Используется для избегания и обнаружения препятствий с помощью таких роботов, как двуногий робот, робот, избегающий препятствий, робот для поиска пути и т. Д.
• Используется для измерения расстояния в широком диапазоне от 2 см до 400 см
• Может использоваться для отображения объектов, окружающих датчик, путем его поворота
• Глубину некоторых мест, таких как колодцы, ямы и т. Д., Можно измерить, поскольку волны могут проникать сквозь воду

2D модель детали

Принцип работы, применение и ограничения ультразвуковых датчиков

Рисунок 1: Ультразвуковой датчик HC SR04.(Источник: Digikey

Ультразвуковой датчик (или преобразователь) работает по тем же принципам, что и радиолокационная система. Ультразвуковой датчик может преобразовывать электрическую энергию в акустические волны и наоборот. Сигнал акустической волны — это ультразвуковая волна, распространяющаяся с частотой выше 18 кГц. Знаменитый ультразвуковой датчик HC SR04 генерирует ультразвуковые волны с частотой 40 кГц.

Обычно микроконтроллер используется для связи с ультразвуковым датчиком. Чтобы начать измерение расстояния, микроконтроллер отправляет сигнал запуска на ультразвуковой датчик.Рабочий цикл этого триггерного сигнала составляет 10 мкс для ультразвукового датчика HC-SR04. При срабатывании ультразвуковой датчик генерирует восемь всплесков акустических (ультразвуковых) волн и запускает счетчик времени. Как только будет получен отраженный (эхо) сигнал, таймер останавливается. Выходной сигнал ультразвукового датчика представляет собой мощный импульс той же длительности, что и разница во времени между переданными ультразвуковыми импульсами и принятым эхо-сигналом.

Рисунок 2: Представление триггерного сигнала, акустических всплесков, отраженного сигнала и выхода эхо-вывода.(Источник: Руководство пользователя HC-SR04)

Микроконтроллер интерпретирует сигнал времени на расстояние, используя следующие функции:

Теоретически расстояние можно рассчитать по формуле измерения TRD (время / скорость / расстояние). Поскольку рассчитанное расстояние — это расстояние, пройденное от ультразвукового преобразователя до объекта и обратно до преобразователя, это двустороннее путешествие. Разделив это расстояние на 2, вы можете определить фактическое расстояние от преобразователя до объекта.Ультразвуковые волны распространяются со скоростью звука (343 м / с при 20 ° C). Расстояние между объектом и датчиком составляет половину расстояния, пройденного звуковой волной. [Iv] Следующее уравнение рассчитывает расстояние до объекта, помещенного перед ультразвуковым датчиком:

Приложения

Ультразвуковые датчики используются во многих областях техники. «Бесконтактное» измерение расстояния очень полезно в автоматизации, робототехнике и приборостроении.Ниже мы исследуем области применения ультразвуковых датчиков:

Ультразвуковые анемометры

Рис. 3. Ультразвуковой анемометр 2D обнаруживает горизонтальную составляющую скорости и направления ветра (Источник: Biral).

Метеостанции обычно используют анемометры, поскольку они эффективно определяют скорость и направление ветра. Двухмерные анемометры могут измерять только горизонтальную составляющую скорости и направления ветра, тогда как трехмерные анемометры могут также измерять вертикальную составляющую ветра.

Помимо измерения скорости и направления ветра, ультразвуковые анемометры также могут измерять температуру, поскольку на скорость ультразвуковых звуковых волн влияют изменения температуры, при этом сохраняя независимость от изменений давления. Температура рассчитывается путем измерения изменений скорости ультразвукового звука.

Ультразвуковой анемометр более долговечен по сравнению с чашечным анемометром и крыльчатым анемометром, поскольку у него нет движущихся частей и он работает с использованием ультразвуковых звуковых волн.[vi]

Рис. 4. Ультразвуковой анемометр 3D измеряет как горизонтальные, так и вертикальные компоненты скорости и направления ветра. (Источник: Biral)

Манометр

Датчик уровня моря используется для контроля уровня моря. Он также обнаруживает приливы, штормовые нагоны, цунами, волны и другие прибрежные процессы. [vii] Приливомер может использовать ультразвуковой датчик для определения уровня воды в реальном времени. Датчик часто связан с онлайн-базой данных, в которой ведется запись, и в случае рискованной ситуации система может вызвать тревогу.

Уровень в резервуаре

Измерение уровня жидкости в резервуаре аналогично манометру. Однако в этом случае текучая среда может быть чистой водой, агрессивным химическим веществом или легковоспламеняющейся жидкостью. В отличие от оптических датчиков и поплавковых выключателей, ультразвуковые датчики менее подвержены коррозии, поскольку они не контактируют с жидкостью.

Функционален при солнечном свете

Солнечный свет на поверхности Земли на 52-55% состоит из инфракрасного света. [Ix] Если инфракрасный датчик обнаруживает объект с использованием инфракрасного света, процесс нарушается из-за интерференции инфракрасного света, присутствующего в солнечном свете.Однако на ультразвуковые датчики не влияет инфракрасный спектр солнечного света.

Системы веб-направляющих

Системы управления полотном позиционируют плоские материалы (например, газету, пластиковую пленку) и широко используют ультразвуковые датчики. По словам Максесса: «В 1939 году Ирвин Файф изобрел первое веб-руководство в своем гараже в Оклахома-Сити, штат Оклахома, решив задачу владельца газеты по поддержанию выравнивания бумаги в его высокоскоростной газетной машине». [X] Система веб-направляющих использует бесконтактный датчик для обнаружения и отслеживания объектов на нескольких этапах.Цель состоит в том, чтобы убедиться, что материал размещен правильно. Если материал движется не по центру, система механически помещает его обратно на рабочий тракт машины. Ультразвуковые датчики подходят для систем управления полотном, поскольку этот процесс требует бесконтактного, высокоскоростного и эффективного функционирования.

БПЛА навигационный

Рис. 5. Ультразвуковой датчик, измеряющий высоту во время полета дрона. (Источник: RadioLink)

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) или дроны обычно используют ультразвуковые датчики для наблюдения за любыми объектами на пути и удалении от земли.

Автономная функция определения безопасных расстояний позволяет самолету избегать столкновений. А поскольку траектория полета изменяется мгновенно, ультразвуковое определение расстояний может предотвратить падение дрона.

Рис. 6. Ультразвуковой датчик, измеряющий расстояние от объекта во время полета дрона. (Источник: RadioLink)

Ограничения ультразвуковых датчиков

Ультразвуковые датчики, такие как HC-SR04, могут эффективно измерять расстояния до 400 см с небольшим допуском в 3 мм.[xiii] Однако, если целевой объект расположен так, что ультразвуковой сигнал отклоняется, а не отражается обратно в ультразвуковой датчик, вычисленное расстояние может быть неверным. В некоторых случаях целевой объект настолько мал, что отраженный ультразвуковой сигнал недостаточен для обнаружения, и расстояние не может быть правильно измерено.

Кроме того, такие предметы, как ткань и ковер, могут поглощать звуковые сигналы. Если сигнал поглощается концом целевого объекта, он не может отражаться обратно на датчик, и, следовательно, расстояние не может быть измерено.

Рисунок 7: Представление ультразвукового сигнала, отклоненного из-за положения целевого объекта, что приводит к ошибке. (Источник: Macduino)

Высокая чувствительность ультразвуковых датчиков делает их эффективными, но эта чувствительность также может вызывать проблемы. Ультразвуковые датчики могут обнаруживать ложные сигналы, исходящие от радиоволн, нарушенных системой кондиционирования воздуха, и импульсы, исходящие, например, от потолочного вентилятора.

Ультразвуковые датчики могут обнаруживать объекты, находящиеся в пределах их диапазона, но они не могут различать разные формы и размеры.Однако преодолеть это ограничение можно, используя два датчика вместо одного. Оба датчика могут быть установлены на некотором расстоянии друг от друга, а могут располагаться рядом. Наблюдая за перекрывающейся заштрихованной областью, можно лучше понять форму и размер целевого объекта.

Рисунок 8: Изображение перекрывающейся области при размещении двух ультразвуковых датчиков на расстоянии или рядом друг с другом. (Источник: msu.edu)

Артикул:

https: // www.mouser.com/ds/2/813/HCSR04-1022824.pdf[ii] https://www.mpja.com/download/hc-sr04_ultrasonic_module_user_guidejohn.pdf
https://www.mpja.com/download/hc- sr04_ultrasonic_module_user_guidejohn.pdf
https://www.teachengineering.org/activities/view/nyu_soundwaves_activity1
https://www.arrow.com/en/research-and-events/articles/ultrasonic-sensors-how-they-y- и как их использовать с arduino
https://en.wikipedia.org/wiki/Anemometer

Ультразвуковые датчики ToughSonic® помогают предупреждать о цунами

Принципы термической экологии: температура, энергия и жизнь; Кларк, Эндрю.2017 г.
http://www.maxcessintl.com/fife
https://en.wikipedia.org/wiki/Web-guiding_systems
https://www.maxbotix.com/uav-ultrasonic-sensors.htm
https: //www.mouser.com/ds/2/813/HCSR04-1022824.pdf
http://cmra.rec.ri.cmu.edu/content/electronics/boe/ultrasonic_sensor/1.html
https: // www.egr.msu.edu/classes/ece480/capstone/fall09/group05/docs/ece480_dt5_application_note_nkelly.pdf
https://www.egr.msu.edu/classes/ece480/capstone_docs_docs/group05/docs_capstone_docs/group05/docs_docs/docs_d05/docs_d05/docs_d05pdf

Grove — Ультразвуковой датчик расстояния

Grove — ультразвуковой датчик расстояния — это ультразвуковой преобразователь , который использует ультразвуковые волны для измерения расстояния. Он может измерять от 3 см до 350 см с точностью до 2 мм. Это идеальный ультразвуковой модуль для измерения расстояния, датчиков приближения и ультразвуковых детекторов.

Этот модуль имеет ультразвуковой передатчик и ультразвуковой приемник, поэтому вы можете рассматривать его как ультразвуковой приемопередатчик.Знакомый с сонаром, когда ультразвуковая волна 40 кГц, генерируемая передатчиком, встречает объект, звуковая волна излучается обратно, и приемник может принимать отраженную ультразвуковую волну. Необходимо только рассчитать время от передачи до приема, а затем умножить скорость звука в воздухе (340 м / с), чтобы вычислить расстояние от датчика до объекта.

Как работает ультразвуковой датчик расстояния?

Вот простой пример того, как работает ультразвуковой датчик для измерения расстояния:

• Во-первых, передатчик (триггерный контакт) посылает звуковую волну
• Объект улавливает волну, отражая ее обратно на датчик.
• Приемник (эхо-контакт) принимает его

По сравнению с традиционными ультразвуковыми модулями HC-SR04 , Ультразвуковой датчик расстояния Grove объединяет однокристальный микрокомпьютер, а передающий и принимающий сигнал делят один вывод за счет мультиплексирования с временным разделением, поэтому используется только один вывод ввода / вывода. занят. Другое отличие состоит в том, что HC-SR04 поддерживает только напряжение 5 В, а ультразвуковой датчик расстояния Grove поддерживает 5 В и 3,3 В. Как мы знаем, Raspberry pi I / O поддерживает только 3.3в. Следовательно, Grove — ультразвуковой датчик расстояния может быть напрямую подключен к вводу / выводу Raspberry Pi, но HC-SR04 должен использовать схему преобразования напряжения.

Более того, мы предоставляем полные документы и библиотеки для Arduino, Python и Codecraft, так что вы можете легко использовать Grove — ультразвуковой датчик расстояния с Arduino и Raspberry pi. Широкий диапазон напряжений, один вывод ввода / вывода, разъем Grove Plug and Play — мы делаем все возможное, чтобы упростить использование этого модуля и сократить вашу работу.

Характеристики

• Совместимость с 3,3 В / 5 В, широкий уровень напряжения: 3,2 В ~ 5,2 В
• Требуется всего 3 контакта, экономия ресурсов ввода-вывода
• Широкий диапазон измерения: 3 см ~ 350 см
• Plug and play с разъемом Grove

Приложения

• Измерение расстояния
• Ультразвуковой детектор
• Сигнализация приближения
• Умная машина

Демо

Мы обновили поддержку и пример кода, чтобы помочь вам подключить ультразвуковой датчик расстояния к Wio Terminal.

Обзор оборудования

PiBorg | Ультразвуковой датчик расстояния (HC-SR04)

Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04 — это датчик, используемый для определения расстояния до объекта с помощью сонара. Он идеально подходит для любых ваших проектов робототехники, которые требуют от вас избегать объектов, определяя, насколько они близко, вы можете держаться подальше от них!

HC-SR04 использует бесконтактный ультразвуковой сонар для измерения расстояния до объекта и состоит из двух ультразвуковых передатчиков (в основном динамиков), приемника и цепи управления.Передатчики излучают высокочастотный ультразвуковой звук, который отражается от ближайших твердых предметов, а приемник отслеживает любое обратное эхо. Затем это эхо-сигнал обрабатывается схемой управления для вычисления разницы во времени между передаваемым и принимаемым сигналом. Впоследствии это время может быть использовано вместе с умной математикой для расчета расстояния между датчиком и отражающим объектом!

У нас есть этот датчик, и вместе с нашим комплектом для ультразвукового монтажа вы можете легко прикрепить этот датчик к своему проекту и измерить расстояния!

Используя UltraBorg, вы можете подключить до 4 из этих датчиков HC-SR04 для получения точных измерений расстояния, не влияя на загрузку процессора, или, альтернативно, вы можете подключить один непосредственно к Raspberry Pi, используя несколько резисторов; подробности см. в этом руководстве.

HC-SR04 великолепен, так как он невысокий, может питаться через выход 5 В Raspberry Pi и относительно точен! Обратите внимание. HC-SR04 имеет выход 5 В (который необходимо уменьшить до 3,3 В для работы с Raspberry Pi).

Датчик HC-SR04 лучше всего работает в диапазоне от 2 до 400 см (от 1 до 13 футов) в пределах 30-градусного конуса с точностью до 0,3 см.

Ультразвуковой датчик диапазона HC-SR04 Характеристики:

• Входное напряжение: 5 В
• Потребляемый ток: 20 мА (макс.)
• Цифровой выход: 5 В
• Цифровой выход: 0 В (низкий)
• Рабочая температура: от -15 ° C до 70 ° C
• Угол срабатывания: 30 ° Cone
• Угол воздействия: конус 15 °
• Частота ультразвука: 40 кГц
• Диапазон: 2 см — 400 см
• Размеры
  • Длина: 43 мм
  • Ширина: 20 мм
  • Высота (с передатчиками): 15 мм
  • Расстояние между центральным отверстием под винт : 40 мм x 15 мм
  • Диаметр отверстия под винт: 1 мм (M1)
  • Диаметр преобразователя: 8 мм

Загрузки

Ультразвуковой датчик * — Код: Robotics

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КОМПОНЕНТ: Комплект SparkFun RedBot Kit не включает в себя ультразвуковой датчик НЕ .Однако ультразвуковой датчик HC-SR04 можно легко подключить к RedBot. Возможно, ваш учитель добавил этот датчик в ваш комплект робототехники.

Ультразвуковой датчик использует звуковые волны для измерения расстояния. Датчик имеет передатчик (т. Е. Динамик), который издает высокочастотный звук (за пределами диапазона человеческого слуха). Датчик имеет приемник (то есть микрофон), который обнаруживает эхо высокочастотного звука, когда он отражается от объекта. Вы можете рассчитать расстояние между датчиком и ближайшим объектом, измерив, сколько времени требуется для появления эхо-сигнала.

Ультразвуковой датчик (HC-SR04)

Если вы хотите добавить ультразвуковой датчик на переднюю часть RedBot, вам потребуются:

Ультразвуковой датчик HC-SR04 измеряет расстояния в узком конусе около 15 ° спереди. датчика. Этот датчик может обнаруживать препятствия на расстоянии до 400 см (около 13 футов). Расстояния, рассчитанные на основе измерений сенсора, очень точны и составляют около 3 мм (около 0,1 дюйма) от фактического расстояния.

Ультразвуковой датчик может использоваться для выполнения нескольких полезных действий робота:

1. Робот может измерять расстояние до ближайшего объекта на своем пути.

2. Робот может избегать столкновений с объектами на своем пути.

3. Робот может найти ближайший объект при сканировании на 360 ° и подъехать к нему

При необходимости используйте перемычки для соединения контактов ультразвукового датчика с открытыми контактами в переднем левом углу Материнская плата RedBot:

Для выводов 5V и GND на материнской плате RedBot вы можете использовать выводы, смежные с A0 или A1 (подойдет любая сторона).Это означает, что три провода будут подключены с одной стороны (например, сторона A0), а четвертый провод подключен к контакту ввода-вывода на другой стороне (например, A1).

При необходимости используйте липкую или поролоновую ленту, чтобы закрепить ультразвуковой датчик в передней части робота на верхней части его шасси. Передатчик и приемник датчика должны быть обращены вперед, как пара глаз. Датчик будет установлен «в перевернутом виде» проводами вверх.

Ультразвуковой датчик, установленный на передней части RedBot

1. Возьмите кусок ленты на липучке («липучка») или двусторонней ленты из пеноматериала размером примерно 1 дюйм × 0.5 дюймов и разрежьте его пополам, чтобы сформировать две части размером примерно 0,5 дюйма × 0,5 дюйма.

2. Поместите один кусок ленты на верхнюю сторону цилиндра передатчика, а другой кусок ленты на верхнюю сторону цилиндра приемника.

3. Прижмите датчик «вверх ногами» к переднему краю верхней части шасси робота, чтобы он надежно закрепился. Убедитесь, что датчик направлен вперед.

Чтобы использовать ультразвуковой датчик в приложении робота, вам необходимо:

1. Объявить глобальные переменные для хранения номеров контактов ультразвукового датчика

2. Установить режимы контактов для ультразвукового датчика и выключить его передатчик.

3. Вызов пользовательской функции для измерения расстояния до ближайшего объекта

Вам потребуется создать глобальные переменные для хранения номеров контактов передатчика (Trig) и приемника (Echo) ультразвукового датчика, которые должны быть подключен к контактам ввода / вывода A0 и A1 на печатной плате RedBot.Добавьте этот код перед функцией setup () :

 
 int TRIG_PIN = A0; 
 
 int ECHO_PIN = A1; 
 

Вам необходимо установить режимы вывода для передатчика ультразвукового датчика (Trig) и приемника (Echo). Добавьте этот код в в функцию setup () :

 
 pinMode (TRIG_PIN, OUTPUT); 
 
 pinMode (ECHO_PIN, INPUT); 
 
 digitalWrite (TRIG_PIN, LOW); 
 

Обратите внимание, что был включен оператор digitalWrite () , чтобы гарантировать, что передатчик выключен ( LOW ) при первом запуске приложения.

Пользовательская функция с именем measureDistance () использует показания ультразвукового датчика для измерения расстояния между датчиком и ближайшим объектом.

Функция measureDistance () вернет расстояние как значение с плавающей запятой (десятичное). Функция вернет расстояние в дюймах, но вы можете изменить оператор return в конце функции, чтобы вернуть расстояние в сантиметрах.

Ваш код должен присвоить возвращаемое значение расстояния локальной переменной, а затем выполнять действия на основе значения переменной:

 
 float distance = measureDistance (); 
 
 
 

Вам потребуется добавить код для выполнения действий на основе измерения расстояния.Например, если расстояние меньше 12 дюймов, вы можете затормозить двигатели робота, чтобы избежать столкновения. Затем вы можете изменить направление робота, прежде чем снова начать движение.

Добавьте пользовательскую функцию measureDistance () после функция loop () :

 
 float measureDistance () {
 
 long без знака start_time, end_time, pulse_time; 
 
 
 
 digitalWrite (TRIG_PIN, HIGH); 
 
 delayMicroseconds (10); 
 
 digitalWrite (TRIG_PIN, LOW); 
 
 
 
 в то время как (digitalRead (ECHO_PIN) == 0); 
 
 
 
 start_time = micros (); 
 
 при этом (digitalRead (ECHO_PIN) == 1); 
 
 end_time = micros (); 
 
 pulse_time = end_time - время начала; 
 
 
 
 если (pulse_time> 23200) pulse_time = 23200; 
 
 
 
 float dist_cm = pulse_time / 58.0; 
 
 с плавающей запятой dist_in = pulse_time / 148.0; 
 
 
 
 задержка (60); 
 
 
 
 возврат dist_in; 
 
} 
 

Чтобы проверить свой ультразвуковой датчик, вы можете просмотреть измерения расстояния от датчика с помощью последовательного монитора в редакторе кода Arduino.

Добавьте этот оператор кода в функцию setup () :

Это запускает последовательное соединение данных между вашим роботом и вашим компьютером и устанавливает скорость передачи данных на 9600 бит в секунду.

Добавьте этот код в цикл loop () функция :

 
 float distance = measureDistance (); 
 
 Серийный отпечаток (расстояние); 
 
 Serial.println ("дюймы"); 
 

Не забудьте добавить пользовательскую функцию measureDistance () после функции loop () .

После загрузки приложения на робота не отсоединяйте кабель USB от , а не от . Вы должны держать робота подключенным к вашему компьютеру, чтобы обеспечить последовательную передачу данных.

В редакторе кода Arduino откройте последовательный монитор, чтобы вы могли просмотреть последовательные данные:

• Arduino Create (веб-редактор): Щелкните ссылку меню Monitor в левой области навигации, чтобы отобразить последовательный монитор в средней панели.

• Arduino IDE (Desktop Editor): В меню Tools выберите «Serial Monitor». Появится новое окно с монитором последовательного порта.

Редактор может обнаружить последовательное соединение через несколько секунд.Затем вы должны увидеть измерения датчика, отображаемые в окне последовательного монитора.

Поместите руку (или объект) перед ультразвуковым датчиком и переместите руку (или объект) дальше или ближе, чтобы увидеть, как изменяются измерения расстояния. При желании можно воспользоваться линейкой или рулеткой, чтобы проверить точность измерения расстояний.

Мелкие объекты (например, ваша рука) можно точно обнаружить, если они находятся в пределах примерно 24 дюймов. Для более дальних расстояний объект должен иметь большую площадь поверхности, чтобы производить точные измерения.

Введение в HC-SR04 (ультразвуковой датчик)

Привет, друзья! Надеюсь, у тебя все хорошо. Добро пожаловать на борт. Сегодня я расскажу об основных Введение в ультразвуковой датчик HC-SR04 . Это ультразвуковой датчик, также известный как ультразвуковой преобразователь, который основан на передатчике и приемнике и в основном используется для определения расстояния от целевого объекта. Время, необходимое для отправки и приема волн, будет определять, как далеко находится объект. ставится от датчика.В основном это зависит от звуковых волн, работающих по «бесконтактной» технологии. Требуемое расстояние до целевого объекта измеряется без каких-либо повреждений, что дает вам точные и точные детали. Этот датчик имеет диапазон от 2 см до 400 см и используется в широком спектре приложений, включая измерение скорости и направления, беспроводную зарядку, увлажнители, медицинское УЗИ, сонар, охранная сигнализация и неразрушающий контроль. В этом посте я постараюсь осветить основные детали, связанные с HC-SR04, чтобы вы получили представление о том, что это такое и как его можно использовать в основных приложения в соответствии с вашими потребностями и требованиями.Давайте сразу перейдем к подробностям об этом ультразвуковом датчике.

Введение в HC-SR04 (ультразвуковой датчик)

• HC-SR04 — это ультразвуковой датчик, который в основном используется для определения расстояния до целевого объекта.
• Он измеряет точное расстояние с помощью бесконтактной технологии — технологии, которая не предполагает физического контакта между датчиком и объектом.
• Передатчик и приемник являются двумя основными частями датчика, где первый преобразует электрический сигнал в ультразвуковые волны, а затем преобразует эти ультразвуковые сигналы обратно в электрические сигналы.
• Вы можете загрузить техническое описание HCSR04, нажав кнопку ниже:

Загрузить техническое описание HC-SR04

• Эти ультразвуковые волны представляют собой не что иное, как звуковые сигналы, которые можно измерить и отобразить на принимающей стороне.
• В следующей таблице показаны основные характеристики этого ультразвукового датчика.

• Он дает точные данные измерения и имеет точность (разрешение) около 3 мм, предполагая, что может быть небольшая разница в рассчитанном расстоянии от объекта и фактическом расстоянии.

HC-SR04 Распиновка и описание

• HC-SR04 всего содержит 4 контакта.
• В следующей таблице показаны распиновка и описание HC-SR04:

• Я пометил эти HC-SR04 распиновку на рисунке ниже для лучшей визуализации:

Как это работает?

Ультразвуковой датчик HC-SR04 (США) — это ультразвуковой преобразователь с 4-контактным интерфейсом, который называется Vcc, Trigger, Echo и Ground.Он очень полезен для точного измерения расстояния до целевого объекта и в основном работает со звуковыми волнами. Когда мы подключаем модуль к 5 В и инициализируем входной контакт, он начинает передавать звуковые волны, которые затем распространяются по воздуху и попадают в требуемый объект. . Эти волны ударяются и отражаются от объекта, а затем собираются приемником модуля. Расстояние прямо пропорционально времени, которое требуется этим волнам, чтобы вернуться на принимающий конец. Чем больше будет времени, тем больше будет расстояние.Волны будут генерироваться, если триггерный вывод удерживается на высоком уровне в течение 10 мкс. Эти волны будут распространяться со скоростью звука, создавая 8-цикловую звуковую вспышку, которая будет собираться в булавке эхо. Контакт эхо остается включенным в течение времени, которое эти волны занимают, чтобы пройти и отскочить обратно к принимающей стороне. Этот датчик в основном встроен в Arduino для измерения необходимого расстояния. Следующая формула используется для расчета расстояния до объекта.

S = (V x t) / 2

Где S — требуемое расстояние, V — скорость звука, а t — время, необходимое звуковым волнам, чтобы вернуться после столкновения с объектом.Нам нужно разделить значение на 2, потому что время будет удвоено, поскольку волны распространяются и отскакивают от начальной точки. Разделив его на 2, вы получите фактическое расстояние до целевого объекта.

Использование HC-SR04 с модулем Arduino

Чтобы получить точное измерение расстояния, HC-SR04 в основном используется в сочетании с различными модулями Arduino, такими как Arduino Uno и Arduino Mega. Вы можете подключить Arduino к этому датчику следующим образом.

• Во-первых, вам необходимо включить датчик, используя регулируемый вход 5 В постоянного тока для датчика.Соедините вывод заземления с землей источника напряжения. Вы также можете запитать модуль датчика, используя контакты Arduino 5V, поскольку ток, потребляемый датчиком, составляет менее 15 мА, это не повлияет на номинальные токи модуля Arduino.

После настройки начального расположения подключите контакты Trig и Echo к контактам ввода / вывода на плате Arduino. Как упоминалось ранее, для инициализации процесса измерения триггерный вывод должен быть в высоком состоянии в течение 10 мкс в начале. Модуль датчика начнет генерировать звуковые волны с частотой около 40 000 Гц в секунду от передатчика.

• По мере того, как волны отражаются в обратном направлении, контакт Echo будет включаться до тех пор, пока звуковые волны не будут приняты приемником. Это время будет рассчитано с помощью модуля Arduino.

Это руководство поможет вам подключить ультразвуковой датчик к модулю Arduino Вы также можете подключить несколько ультразвуковых датчиков к модулю Arduino

Приложения

HC-SR04 имеет широкий спектр приложений, в основном для измерения дальности и направления. Ниже приведены основные приложения, для которых он может использоваться.

• Измерение скорости и направления
• Беспроводная зарядка
• Увлажнители
• Медицинское УЗИ
• Охранная сигнализация
• Встроенная система
• Измерение глубины
• Неразрушающий контроль

Это все на сегодня. Надеюсь, я дал вам все, что вам нужно знать об этом датчике. Если вы не уверены или у вас есть какие-либо вопросы, вы можете связаться со мной в разделе комментариев ниже. Я хотел бы помочь вам как можно лучше.Не стесняйтесь держать нас в курсе ваших ценных отзывов и предложений, они помогают нам оставаться на плаву и предоставлять вам качественный контент в соответствии с вашими требованиями. Спасибо, что прочитали статью.

Как они работают и как их моделировать

В этом сообщении блога мы обсуждаем, как работают ультразвуковые датчики и как вибрирующий пьезоэлектрический диск генерирует ультразвуковые волны. Мы также включили интерактивную демонстрацию, чтобы показать вам, как моделировать ультразвуковой датчик в OnScale с помощью анализа методом конечных элементов.Ультразвуковой датчик — это система, которая может излучать и принимать ультразвуковые волны. Обычно он используется для определения расстояния до объекта и от него. Он также принадлежит к семейству «преобразователей», поскольку генерирует ультразвуковые волны из переменного напряжения. Таким образом, он преобразует электрическую энергию в акустическую.

Вот пример датчика ультразвуковых волн:

Как работает ультразвуковой датчик?

Давайте посмотрим на механизм «генерации волн», лежащий в основе этого датчика.

Принцип этого датчика прост:

1. Диск, сделанный из пьезоэлектрического материала PZT, колеблется при приложении определенного напряжения и генерирует ультразвуковые волны из излучателя
2. Когда эти волны встречаются с объектом, они возвращаются к приемному датчику
3. Расстояние между датчиком и объектом рассчитывается с использованием простого соотношения d = (v * t) / 2

Примечание: ½ возникает из-за того, что волна распространяется вперед и назад.

Как вибрирующий пьезоэлектрический диск генерирует ультразвуковые волны?

Каждый материал состоит из элементарных «кристаллов». Эти кристаллы состоят из атомов, которые расположены определенным образом и имеют разные положительные или отрицательные заряды.

Некоторые материалы имеют кристаллическую структуру, более чувствительную к электрическому полю, чем другие, и вибрируют под действием напряжения, зависящего от времени. Именно в этих кристаллах пьезоэлектрический эффект наиболее важен.В пьезоэлектрических кристаллах , таких как кварц, турмалин и соль Рошеля, кристалл имеет гексагональную форму с обоих концов. Он имеет три оси: оптическую ось, электрическую ось , ось и механическую ось. Когда давление или механическая сила прикладываются вдоль оси поляризации пьезоэлектрических кристаллов, они производят электричество.

Как имитировать ультразвуковой датчик?

Для моделирования ультразвукового датчика в 2D или 3D требуется программное обеспечение, которое может правильно обрабатывать двустороннюю связь между напряжением, механической деформацией и акустической волной.OnScale может сделать это, полностью взаимодействуя с этими тремя видами физики. Другое преимущество OnScale заключается в том, что наш основной решатель является нелинейным явным решателем. Все сигналы, которые вы вводите и рассчитываете с помощью OnScale, являются сигналами временной истории, что означает, что они очень близки к тому, что вы действительно можете наблюдать на осциллографе во время физического эксперимента. OnScale также может рассчитывать импеданс и частотные сигналы с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ).

Полностью связанный мультифизический решатель позволяет выполнять гораздо более быстрые вычисления и моделирование гораздо более крупных задач. Это становится очень актуальным при моделировании ультразвуковых датчиков.

Моделирование ультразвукового датчика, погруженного в воду

Рассмотрим трехмерное моделирование простого преобразователя, погруженного в воду.