Obraz5

36

Czujniki położenia (drogi i kąta) Czujniki ultradźwiękowe

Czujnik ultradźwiękowy (przekrój)

Rysunek 1

1    - płytka drukowana

2    - masa wypełniająca (zalewowa)

3    - obudowa z tworzywa sztucznego

4    - mocowanie układu

5    - pierścień sprzęgający (gumowo-silikonowy)

6    - tulejka osłonowa

7    - przetwornik ultradźwiękowy

8    - pokrywka

9    - przyłącze wtykowe

1    2    3    4 5 6 7    8

3

Schemat blokowy czujnika ultradźwiękowego

3

Przy dużym kącie obserwowanej przestrzeni, uzyskiwanym dzięki wykorzystaniu wielu czujników (z tyłu 4 czujniki, z przodu 4...6 czujników) z pomocą „triangulacji” można określić zarówno odległość od przeszkody jak i kąt jej położenia. Zakres wykrywania przeszkód przez taki układ wynosi 0,25... 1,5 m.

Budowa

Czujnik ultradźwiękowy składa się z obudowy z tworzywa sztucznego ze złączem wtykowym, przetwornika ultradźwiękowego (membrana aluminiowa, na wewnętrznej stronie której jest wklejona płytka piezo-kwarcowa) i płytki drukowanej z elektronicznymi układami przesyłania i wartościowania (rys. 1). Dwa z trzech elektrycznych przewodów łączących czujnik ze sterownikiem służą do zasilania, trzeci - do dwukierunkowego przesyłania informacji - sygnału wysyłanego i odbieranego przekazywanego do sterownika (open-collector - styk ze stanem spoczynkowym wysokim - „High”).

Sposób działania

Czujnik ultradźwiękowy działa według zasady impuls-echo wykorzystującej triangula-cję. Odbiera on od sterownika cyfrowy impuls nadawczy, aktywuje elektroniczny układ aluminiowej membrany impulsami prostokątnymi o częstotliwości rezonansowej przez około 300 fis, pobudzając ją do drgań w celu emisji ultradźwięków. Odbity od przeszkody dźwięk przenosi uspokojona w międzyczasie membrana, pobudzana znów do drgań (podczas okresu wygaszenia, w ciągu około 900 fis, odbiór nic jest możliwy). Drgania membrany są przekształcane przez element piezoceramiczny w analogowy sygnał elektryczny, wzmacniany przez układ elektroniczny czujnika i zamieniany na sygnał cyfrowy (rys. 2). Czujnik ma przyznany priorytet nad sterownikiem i przełącza połączenie sygnałowe przy detekcji echa sygnału w stan niski - „Low” (< 0,5 V).

Gdy jest przekazywany sygnał echa, wówczas sygnał nadawczy nie może być obrabiany.

Sterownik pobudza czujnik do emisji ultradźwięków sygnałem nadawanym osiągającym 1,5 V.

W celu uzyskania jak największego zakresu wykrywania, kąt obserwacji w płaszczyźnie poziomej jest duży. W płaszczyźnie pionowej natomiast kąt penetracji jest znacznie mniejszy w celu uniknięcia zakłóceń spowodowanych odbiciem fal dźwiękowych od nawierzchni.