Ultrasonik Sensör

Aral Onur - 030110322

SENSÖR NEDİR?

Bir robot ya da bir otomasyon sistemi çevresindeki bazı değişkenleri algılamak , yorumlamak ve ona göre karar döngülerini yürütmek zorundadır. Bu algılama işlemini gerçekleştiren sistemlere veya elemanlara sensör denir. Algılanması gereken farklı değişkenler farklı tiplerde sensörler gerektirir.

Mesafe Ölçen Sensör - Ultrasonik Sensörler

Ses dalgalarının yardımıyla ultrasonik (yüksek frekanslı) sensörler nesnelere temas

etmeksizin belirenebilir.

Ultrasonik sensörler ultrasonik ses dalgaları yayan ve bunların engellere çarpıp geri dönmesine kadar geçen süreyi hesaplayarak aradaki uzaklığı belirleyebilen sensörlerdir.

İnsanlar tarafından normalde duyulamayan 20kHz üzerindeki frekanlardaki seslere ultrasonik dalgalar denir.Ultrasonik ses dalgaları 20 kHz ile 500 kHz arasında frekanslara sahip ses dalgalarıdır. Bu sensörlerde bu kadar yüksek frekanslarda ses dalgalarının yayılmasının nedeni; bu frekanslardaki dalgaların düzgün doğrusal şekilde ilerlemeleri , enerjilerinin yüksek olması ve sert yüzeylerden kolayca yansımasıdır. 

Tüm katı ve sıvı cisimler ultrasonik dalgayı cok iyi oranda yansıtırlar.Hem katı hemde sıvı cisimlerden ultrasonik enerjinin %99u yansıtılır. Çok ufak oranlardaki enerji miktarı cisim tarafından emilir. 

Ultrasonik sensörlerin algılama uzaklığı uygun koşullarda 30 metreye varabilir. Ultrasonik sensörlerde iki adet transducer bulunur. Bunlardan biri ultrasonik speaker diğeri de ultrasonik mikrofondur. Elektronik devre ile ultrasonik speaker'dan ses dalgasının yayılma anı ile bu ses dalgasının engele çarpıp yansıyarak ultrasonik mikrofon tarafından algılanması arasındaki zaman ölçülür ve bu zamanın ikiye bölünüp ses hızı ile çarpılması sonucunda da engel ile ultrasonik sensör arasındaki mesafe hesaplanır. Robotlarda genellikle 40 kHz'lik ultrasonik sensörler kullanılmaktadır.

Sensörün çalışma prensibi basit olarak şekilde de görüldüğü gibi transdüserin ultrasonik ses dalgalarını oluşturmasıyla başlar, ses dalgaları engele çarpar, geri döner ve transdüser tarafından algılanır.

Ultrasonik sensörün çalışma prensibi yandaki şekilde grafik yardımıyla gösterilmiştir. t=0 zamanında darbe iletilir(ultrasonic ses sinyali), cisimden yansır, transdüser tarafından algılanır ve tekrar gönderilir. Sonraki darbe ilk darbenin ultrasonik enerjisinin hepsi emildiğinde iletilmelidir.Bu yüzden sensöre bir pals gönderilir sensör okunur ve sensörün datasheetinde yazan süre kadar sensöre tekrar pals verilmez.

Ultrasonik Sensörlerin Endüstrideki Yeri

Utrasonik sensörler günlük yaşamımızda ve endüstriyel uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadır.

Araç park sensörleri, otomatik kapı sensörleri, hırsız algılama sensörleri ultrasonik sensörlerin günlük hayatta en yaygın olarak kullanıldığı alanlardır.

Endüstriyel uygulamalarda ultrasonik sensörler, sıvı seviye algılama, akışkanlık algılamada, ahşap, kağıt, cam, şişe vb. fabrikalarda ürün algılamada ve daha bir çok uygulamada kullanılırlar.

Referanslar:

• http://www.teknokoliker.com/2012/06/sensorler-ve-cesitleri.html
• http://robotiksistem.com/sensor_nedir_sensor_cesitleri.html
• http://www.elektrikce.com/ultrasonic-sensorler-ve-kullanim-alanlari/#ixzz2t85FqG5k
• http://www.mcu-turkey.com/hc-sr04-ultrasonic-sensor-ile-cisim-algilama-ve-mesafe-olcumu/