¿Cómo funciona un sensor ultrasónico?
Pasando de la teoría a la realidad, un sensor ultrasónico requiere dos partes, un transmisor y un receptor.
En la configuración más estándar, estos se colocan uno al lado del otro lo más cerca posible entre sí.
Con el receptor cerca del transmisor, el sonido viaja en una línea más recta desde el transmisor hasta el objeto detectado y de regreso al receptor, produciendo errores más pequeños en las mediciones.
También hay transceptores ultrasónicos en los que las funciones de transmisor y receptor están integradas en una sola unidad, lo que minimiza el error tanto como sea físicamente posible y, al mismo tiempo, reduce significativamente la huella en el PCB.
Las ondas acústicas que salen del transmisor tienen una forma más similar a la luz que sale de una linterna que a la de un láser, por lo que se deben considerar la dispersión y el ángulo del haz. A medida que las ondas sonoras se alejan del transmisor, el área de detección crece lateral y verticalmente.
Esta área cambiante es la razón por la que los sensores ultrasónicos brindan su especificación de cobertura en el ancho o en el ángulo del haz en lugar de en un área de detección estándar.
Al comparar este ángulo del haz entre fabricantes, se recomienda verificar que el ángulo del haz sea el ángulo completo del haz o el ángulo de variación de la línea recta de un transductor.
Un efecto secundario del ángulo del haz es el alcance del dispositivo. En general, un haz estrecho produce un mayor rango de detección, ya que la energía del pulso ultrasónico está más enfocada y puede ir más lejos antes de disiparse a niveles inutilizables. A la inversa, un rayo más amplio distribuye esa energía en un arco más amplio, reduciendo el rango de detección esperado.
La elección del ancho de haz ideal depende en gran medida de la aplicación, con haces anchos que cubren mejor áreas más grandes y detección general, mientras que haces más estrechos evitan falsos positivos al limitar el área de detección.
Al buscar componentes individuales, los sensores ultrasónicos se pueden adquirir como transmisores y receptores independientes o como una combinación de los dos en una sola unidad, conocida como transceptor ultrasónico. La mayoría de las opciones de sensores ultrasónicos analógicos se activan enviando una señal de activación al transmisor y el receptor devuelve una señal cuando se detecta el eco. El diseñador puede personalizar la longitud del pulso y cualquier codificación según sea necesario.
Este proceso finalmente deja el cálculo del tiempo entre el disparo y el eco, así como la decodificación, a un controlador de host. Hay módulos de sensores ultrasónicos digitales que calculan la distancia a bordo y luego transmiten la distancia al host a través del bus de comunicación.
Aunque los transmisores, receptores o transceptores ultrasónicos a menudo se compran por separado y se ensamblan con circuitos y firmware personalizados, a veces también están disponibles como una sola unidad, premontados en una PCB en la configuración de búsqueda de rango estándar y una placa lógica simple. Si bien es más sencillo de usar, los diseñadores renuncian a una gran cantidad de flexibilidad y personalización al usar estos módulos.
