I sensori ad ultrasuoni sono definiti come dispositivi elettronici che emettono un'onda acustica oltre la gamma superiore dell'udito umano - chiamato intervallo udibile, tra 20 hertz e 20 kilohertz - e determinano la distanza tra il sensore e un oggetto basato sul tempo impiegato per inviare il segnale e ricevere l'eco. I sensori a ultrasuoni hanno molte applicazioni, tra cui: sensori di assistenza al parcheggio nelle automobili, allarmi di prossimità, ultrasuoni medici, misurazione generica della distanza e cercatori di pesci commerciali, tra le altre applicazioni.

Funzionamento del sensore ultrasonico di base

A generare l'onda ad ultrasuoni, i sensori ad ultrasuoni utilizzano un dispositivo vibrante noto come trasduttore per emettere impulsi ultrasonici che viaggiano in un fascio a forma di cono. La gamma di un sensore a ultrasuoni è determinata dalla frequenza di vibrazione del trasduttore. All'aumentare della frequenza, le onde sonore trasmettono per distanze sempre più brevi. Viceversa, quando la frequenza diminuisce, le onde sonore trasmettono per distanze progressivamente più lunghe. Pertanto, i sensori a ultrasuoni a lungo raggio funzionano meglio a frequenze più basse e i sensori a ultrasuoni a corto raggio funzionano meglio a frequenze più elevate.

La configurazione è essenziale

I sensori a ultrasuoni sono disponibili in una varietà di configurazioni e utilizzare uno o più trasduttori, a seconda dell'applicazione. Nel caso di un sensore a ultrasuoni con più trasduttori, la spaziatura tra i trasduttori è una caratteristica essenziale da considerare. Se i trasduttori sono distanziati troppo ravvicinati, i raggi a forma di cono emessi da ciascuno di essi possono causare interferenze indesiderate.

La zona cieca

I sensori ad ultrasuoni solitamente hanno un'area inutilizzabile vicino al volto del sensore, noto come "zona cieca", e se il raggio completa un ciclo di rilevamento prima che il sensore completi la sua trasmissione, il sensore non può ricevere esattamente l'eco. Questa zona cieca determina la distanza minima che un oggetto deve avere dal sensore a ultrasuoni affinché il dispositivo fornisca una lettura accurata.

Best practice per i sensori a ultrasuoni

I sensori a ultrasuoni funzionano meglio quando posizionati davanti ai materiali che riflettono prontamente le onde ultrasoniche, come metallo, plastica e vetro. Ciò consente al sensore di fornire una lettura accurata a una distanza maggiore dall'oggetto davanti ad esso. Tuttavia, quando il sensore viene posizionato di fronte a un oggetto che assorbe facilmente le onde ultrasoniche, come il materiale in fibra, il sensore deve avvicinarsi all'oggetto per fornire una lettura accurata. L'angolo dell'oggetto ha anche un impatto sulla precisione della lettura, con una superficie piatta ad angolo retto rispetto al sensore che offre il raggio di rilevamento più lungo. Questa precisione diminuisce con una variazione dell'angolo di un oggetto rispetto al sensore.