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Ultrasom para a Medida de Distâncias

Transdutores de ultrasom são comumente utilizados em sonares robóticos ou automotivos para a medição de distâncias. Este tipo de medida não necessita de contato, utilizando apenas a emissão e reflexão destas ondas ultrasônicas.

As ondas de ultrasom possuem frequência acima de 20kHz e normalmente não podem ser ouvidas por humanos, mas alguns animais podem fazê-lo. Por exemplo, os morcegos utilizam ultrasom para detectar objetos e os golfinhos a utilizam para se comunicarem.

O ultrasom interage com corpos sólidos e parte da energia da onda transmitida é refletida de volta. Em outras palavras, ela ecoa.  Se o objeto estiver se movendo a frequência recebida será diferente da emitida devido o efeito Doppler.

Vamos ver um exemplo simples, de um sonar de estacionamento.

A distância é calculada através de uma fórmula bem simples:

L=v·t·cos(α)/2


Onde t é o período de tempo entre os sinais transmistidos e recebidos, v é a velocidade do ultrasom e α é o ângula entre o sinal e o objeto. Se o sinal for perpendicular ao objeto, então cos(α) = 1.

http://www2.eletronica.org/artigos/eletronica-analogica/ultrasom-para-a-medida-de-distancias/us_sonar.png


Cada transdutor de ultrasom possue suas próprias características de impedância. Usualmente a frequência de operação é ponto onde a impedância é menor e a sensibilidade maior.


http://www2.eletronica.org/artigos/eletronica-analogica/ultrasom-para-a-medida-de-distancias/us_characteristics.jpg

 


Os transdutores típicos operam em 32kHz. Se o equipamento for trabalhar em regime contínuo, dois transdutores são necessários: um para transmissão e outro para recepção das ondas. Caso contrário, apenas um transdutor pode ser usado, transmitindo e recebendo os sinais.


A geração de ultrasom é bastante simples. As propriedades do material usado fazem com que ele se deforme quando uma tensão é aplicada em seu corpo. Quando uma frequência é aplicada (geralmente a de ressonância) o metal começa a oscilar mecanicamente e gera o som. No modo de recepção uma tensão nos terminais é gerada quando o material possui uma deformação forçada pelas ondas mecânicas:

http://www2.eletronica.org/artigos/eletronica-analogica/ultrasom-para-a-medida-de-distancias/ultrasound_generating.png

 

Claro que nós não discutimos todos os princípios pizoelétricos aqui. Existem muito mais dados sobre este assunto.

Um transdutor típico de ultrasom para a medição de distâncias é parecido com o exibido abaixo:


http://www2.eletronica.org/artigos/eletronica-analogica/ultrasom-para-a-medida-de-distancias/parking_transducer.png

Versão em português por Eletronica .org.
Adaptado com autorização, do original em Science Prog.

Ultra som

Posted by THIMATE at 04/05/2008 23:58

Tenho que medir a densidade de vários tipos de borracha, são peças da mesma medida, só a densidade é que muda.Alguem pode me ajudar? Será que possivel com ultra som?

Onde encontrar?

Posted by Leandro da Costa guida at 28/08/2008 10:50
Olá, gostaria de saber onde encontrar para comprar o transdutor, de preferência um RX/TX (receptor e emissor no mesmo transdutor). Moro em Campinas-SP. Sites da internet já ajudariam. Obrigado.

Site para comprar estes sensores Ultrassom

Posted by Vítor Rafael dos Santos Sulzbach at 16/09/2009 23:07
Olá a todos, primeiramente parabéns pelo artigo, simples e bem explicativo. Quanto a onde encontrar estes transdutores, bom você pode tentar utilizar um conjunto microfone/tweeter mais o circuito para geração, detecção e interpretação dos sinais de áudio. É uma solução interessante para uma experiência, porém se precisa de tempo e praticidade, tente este site: http://www.tato.ind.br/
Olhe na seção de SENSORES, lá pode ser encontrado dois sensores de ultrassom: o Módulo Sonar e o MaxSonar EZ-1, ambos já apresentam saídas de pulso, o último possui saída de tensão analógica e saída digital serial também. Esta empresa fica em São Paulo-SP e é muito bem referenciada pelas revistas da editora SABER (Saber Eletrônica, Eletrônica Total, Mecatrônica Fácil ou Mecatrônica Atual). Espero ter ajudado.

é basico

Posted by Renato Alencar at 07/10/2010 18:07
é basicamente um twiter

Sensoriamento

Posted by César Augusto da Silva at 27/08/2011 18:18
Parabéns pelo artigo. Gostaria de usá-los num balisamento, por exemplo: para detectar e sinalizar veículos numa proximidade de 20cm de distância de uma balisa. Poderia comentar sobre a possibilidade deles permanecerem ativos ou não?!

Att.,



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