Cette section donne un aperçu des capteurs à ultrasons ainsi que de leurs applications et principes. Nous vous invitons également à consulter la liste des 1 fabricants de capteurs à ultrasons ainsi que leur classement.
Table des matières
Un capteur à ultrasons, ultrasonic sensor en anglais, est un dispositif qui utilise des ondes ultrasoniques pour mesurer la distance d'un objet.
Le terme "ultrason" est un terme générique désignant les sons qui ont une fréquence élevée et ne peuvent être entendus par l'homme. L'oreille humaine peut détecter des fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz mais les sons de fréquences plus élevées sont appelés ultrasons.
Les capteurs à ultrasons génèrent des ondes ultrasoniques et mesurent la distance en détectant les ondes sonores réfléchies. Ces dernières années, ils sont devenus plus petits, plus légers et moins chers et sont donc largement utilisés.
Les capteurs à ultrasons sont largement utilisés dans les secteurs domestiques et industriels.
Dans les secteurs domestiques, l'avantage de la mesure de distance sans contact est utilisé dans les télémètres de véhicules et les serviettes à jet. Les télémètres embarqués gagnent rapidement en popularité en raison de l'obligation de freinage avec réduction des dommages en cas de collision.
Les utilisations industrielles comprennent les jauges de niveau pour les réservoirs de drainage et les réservoirs de stockage de produits chimiques. Ils sont souvent utilisés pour les liquides hautement corrosifs.
Les détecteurs de poissons utilisent également des capteurs à ultrasons. Il s'agit d'une application de longue date des capteurs à ultrasons.
Les capteurs à ultrasons mesurent la distance en transmettant des ondes ultrasoniques et en détectant les ondes réfléchies.
La vitesse du son est déterminée par l'atmosphère dans laquelle il se propage. Elle est estimée à environ 340 m/s dans l'air et 1 500 m/s dans l'eau. Si l'atmosphère de propagation est connue, la distance peut être convertie en mesurant le temps nécessaire aux ondes réfléchies pour atteindre l'élément récepteur.
Le principal composant d'un capteur à ultrasons est un élément piézoélectrique. Les éléments piézoélectriques convertissent l'énergie électrique en énergie de pression, qui est convertie en énergie électrique lorsqu'une pression est appliquée.
L'élément piézoélectrique remplit donc à la fois des fonctions d'émission et de réception. Il convertit le signal électrique d'entrée en ondes ultrasoniques, détecte les ondes réfléchies et émet un signal électrique.
En principe, les avantages et les inconvénients des capteurs à ultrasons sont les suivants
La principale caractéristique des capteurs à ultrasons est qu'ils peuvent mesurer des distances sans contact. Ils sont principalement utilisés lorsqu'une mesure sans contact est nécessaire.
Les capteurs à ultrasons disponibles dans le commerce sont vendus en tant que transmetteurs à circuit analogique. Le signal de sortie est un signal analogique avec une norme établie, telle que 4-20 mA. Cela peut également être une sortie source si une alimentation auxiliaire est fournie.
Ils sont également vendus sous forme de modules et peuvent être connectés à de petits ordinateurs tels que Raspberry Pi et PIC avec une bonne compatibilité. Si elle est amplifiée à l'aide d'un simple amplificateur tampon, la forme d'onde peut être moulée et connectée à des E/S.
Le côté émetteur consomme également très peu d'énergie et peut être connecté directement à la borne de sortie, via un atténuateur.
Le capteur nécessite un émetteur et un récepteur par paires. Toutefois, comme l'élément émetteur d'un capteur à ultrasons fait également office d'élément récepteur, un seul élément peut émettre et recevoir. Cela simplifie le circuit lui-même.
Il convient de noter que les éléments émetteur et récepteur doivent être installés séparément lorsqu'ils sont utilisés en mode de transmission.
La tension d'entraînement de l'élément émetteur du capteur à ultrasons est généralement de plusieurs volts, de sorte qu'il peut être connecté directement aux bornes d'E/S de l'unité centrale.
Lorsque le signal reçu est utilisé dans un circuit numérique, il est converti en signal numérique par un amplificateur tampon, un détecteur et un comparateur avant que l'unité centrale n'effectue le traitement arithmétique.
Notez que la fréquence de résonance des capteurs à ultrasons généraux est de 40 kHz.
L'on considère généralement que la précision d'un capteur à ultrasons est de l'ordre de la longueur d'onde. Lorsque des ondes ultrasoniques de 40 kHz sont utilisées, la précision est d'environ 10 mm.
En effet, la forme d'onde des impulsions ultrasoniques renvoyées à l'élément récepteur varie dans les valeurs de mesure en fonction de la forme de l'objet et d'autres facteurs. La précision peut être augmentée en optimisant le point de détection de l'impulsion de l'onde réfléchie.
*Y compris certains distributeurs, etc.
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