Sensores Ultrasónicos 101: Respuestas a las Preguntas más Frecuentes

Sensor ultrasónico para detección de nivel

Imagen: Sensor ultrasónico para detección de nivel

Síntesis: Los sensores ultrasónicos utilizan energía eléctrica y un transductor cerámico para emitir y recibir energía mecánica en forma de ondas sonoras. Las ondas sonoras son esencialmente ondas de presión que viajan a través de sólidos, líquidos y gases y pueden usarse en aplicaciones industriales para medir la distancia o detectar la presencia o ausencia de blancos. Este cuestionario responde a algunas preguntas comunes sobre sensores ultrasónicos, teoría y terminología. 

P: ¿Qué son los sensores ultrasónicos?

Sensores ultrasónicos Los sensores ultrasónicos son dispositivos de control industriales que utilizan ondas sonoras por encima de 20.000 Hz, más allá del alcance de la audición humana, para medir y calcular la distancia desde el sensor hasta un objeto objetivo especificado. 

P: ¿Cómo funciona un sensor ultrasónico?

El sensor tiene un transductor cerámico que vibra cuando se le aplica energía eléctrica. Las vibraciones comprimen y expanden las moléculas de aire en ondas desde la cara del sensor hasta un objeto objetivo. Un transductor transmite y recibe sonido. El sensor ultrasónico medirá la distancia emitiendo una onda sonora y luego "escuchando" durante un período de tiempo determinado, permitiendo que el eco de retorno de la onda sonora rebote fuera del objetivo, antes de retransmitirlo.  

P: ¿Cuándo usaría un sensor ultrasónico?

Debido a que los sensores ultrasónicos utilizan el sonido en lugar de la luz para la detección, funcionan en aplicaciones donde los sensores fotoeléctricos no. Los sensores ultrasónicos son una gran solución para la detección de objetos claros y para la medición de nivel de líquido, aplicaciones con las que los sensores fotoeléctricos luchan debido a la translucidez del blanco. El color y/o la reflectividad del objetivo no afectan a los sensores de ultrasonidos que pueden funcionar de forma confiable en entornos de alto brillo.

P: ¿Cuándo debo usar un sensor ultrasónico frente a un sensor óptico?

Los sensores ultrasónicos ofrecen ventajas al detectar objetos claros, nivel de líquido o superficies altamente reflectantes o metálicas. Los sensores ultrasónicos también funcionan bien en ambientes húmedos donde un haz óptico puede refractar las gotitas de agua. Sin embargo, los sensores ultrasónicos son susceptibles a las fluctuaciones de temperatura o al viento. Con sensores ópticos, también puede tener un tamaño de punto pequeño, respuesta rápida y en algunos casos, puede proyectar un punto visible en un objetivo para ayudar con la alineación del sensor. 

P: ¿Cómo tratan los sensores ultrasónicos el ruido y las interferencias?

Cualquier ruido acústico en la frecuencia a la que el sensor ultrasónico es receptivo, puede interferir con la salida de ese sensor. Esto incluye ruidos agudos tales como los creados por un silbato, silbidos de válvulas de alivio, aire comprimido o dispositivos neumáticos. También puede obtener interferencia acústica localizando dos sensores ultrasónicos de la misma frecuencia cerca juntos. Otro tipo de ruido, el ruido eléctrico, no es exclusivo de los sensores ultrasónicos.

P: ¿Qué condiciones ambientales afectan a un sensor ultrasónico?

La fluctuación de la temperatura afecta a la velocidad de las ondas sonoras de un sensor ultrasónico. A medida que la temperatura aumenta, las ondas sonoras viajan más rápido hacia y desde el objetivo. Aunque el objetivo no se haya desplazado, parecerá al sensor que el objetivo está más cerca.  Las corrientes de aire debidas a equipos o ventiladores neumáticos pueden también desviar o alterar la trayectoria de la onda ultrasónica. Esto podría hacer que un sensor no reconozca la ubicación correcta de un objetivo.

P: ¿Por qué debo dejar que mi sensor ultrasónico se caliente antes de operarlo?

El sensor ultrasónico no debe ser configurado ni operado hasta que haya tenido la oportunidad de calentarse. Cuando un sensor se enciende por primera vez, los componentes individuales se calientan y también calientan el espacio circundante y los componentes. Esta fluctuación en la temperatura de un arranque en frío a la temperatura de funcionamiento se llama "Warm-Up Drift". Hasta que todos los componentes se hayan estabilizado a la temperatura de funcionamiento correcta, la precisión de las mediciones puede verse afectada.  

P: ¿Qué es una zona muerta?

Una zona muerta se refiere al área directamente delante de la cara del transductor, donde el sensor no puede realizar mediciones confiables. Esto se debe a un fenómeno llamado sonar. El timbre es la vibración continua del transductor después del impulso de excitación. La energía debe disiparse antes de que el transductor pueda escuchar un eco de retorno. Asegúrese de ubicar su objetivo fuera de la zona muerta especificada de su sensor ultrasónico. 

P: ¿Los sensores ultrasónicos son más lentos que los sensores fotoeléctricos?

Si. La velocidad del sonido es considerablemente más lenta que la velocidad de la luz, por lo que un sensor ultrasónico, por su propia naturaleza, será más lento que un sensor óptico.

P: ¿Qué tipo de objetivos debo evitar cuando se utiliza un sensor de ultrasonidos?

Los mejores objetivos para usar con un sensor de ultrasonidos son superficies grandes, planas y sólidas de materiales como metal, cerámica, vidrio o madera. La colocación debe ser siempre perpendicular al sensor. Se deben evitar blancos de superficie suaves o irregulares, como pellets, aserrín o espuma.

P: ¿Cuál es la mejor manera de detectar objetos colocados aleatoriamente usando un ultrasonido?

Enseñe al sensor el "fondo" como su buen estado. Mediante la enseñanza de una superficie de fondo que refleja ultrasónicamente como el buen estado, se detectará cualquier objeto que se interponga entre el sensor y el fondo, provocando por lo tanto que la salida cambie.

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