面向工業(yè)應(yīng)用的緊湊且堅(jiān)固耐用的超聲波傳感器模塊

距離測(cè)量正在工業(yè)領(lǐng)域中扮演著越來(lái)越重要的角色。而工業(yè)4.0概念的推廣則進(jìn)一步推動(dòng)了距離測(cè)量應(yīng)用的發(fā)展，比如自動(dòng)化技術(shù)中的機(jī)器人技術(shù)。為滿足嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境的高要求，TDK開(kāi)發(fā)了一種緊湊且堅(jiān)固耐用的超聲波傳感器模塊。

市面上的距離測(cè)量和物體檢測(cè)技術(shù)有很多，但大多不適合工業(yè)應(yīng)用。例如，基于毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)的系統(tǒng)價(jià)格昂貴并且功耗相對(duì)較高，并且光學(xué)系統(tǒng)受環(huán)境光、反射和霧霾污染影響較大，很少用于工業(yè)環(huán)境。而實(shí)踐證明，基于飛行時(shí)間 (ToF) 工作原理的超聲波測(cè)量方法能可靠用于工業(yè)環(huán)境。其原理是通過(guò)傳感器模塊發(fā)出短超聲波脈沖，隨后在碰觸物體表面后反射回模塊，發(fā)出到接收脈沖之間的時(shí)間與模塊和物體間的距離成正比。

截止目前，大多數(shù)可用的超聲波模塊都配備兩個(gè)分別用于發(fā)射和接收超聲波脈沖的壓電盤(pán)。TDK現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出一種超緊湊的創(chuàng)新型模塊，只用一個(gè)陶瓷壓電盤(pán)就能發(fā)射和接收超聲波脈沖，并且采用ASIC芯片生成和處理信號(hào)。圖1顯示了模塊的工作原理。

圖1 集成ASIC芯片讓TDK超聲波傳感器模塊只用一個(gè)陶瓷壓電盤(pán)即可正常工作，實(shí)現(xiàn)了超緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

除ASIC芯片之外，該超聲波模塊還集成了EEPROM和RAM，允許用戶調(diào)整模塊以適應(yīng)特定工作條件。

通過(guò)高度集成實(shí)現(xiàn)堅(jiān)固耐用且緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

超聲波傳感器模塊的集成度很高，且僅配備單個(gè)陶瓷壓電盤(pán)，實(shí)現(xiàn)超緊湊的尺寸：直徑僅15 mm，模塊的插入高度僅13 mm（包括模塊背面的插頭）。穩(wěn)固的鋁合金外殼則能提供良好的防塵防水噴濺效果。此外，獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得模塊具有良好的電磁兼容性。

新的TDK超聲波傳感器模塊的測(cè)量范圍為12 cm至200 cm，測(cè)量角度為60°，并能在指定測(cè)量范圍內(nèi)同時(shí)記錄測(cè)量多個(gè)目標(biāo)。此外，模塊的功率很低：12 V DC的電壓的電流僅為5.5 mA。

圖2 新的TDK超聲波傳感器模塊采用緊湊且堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，廣泛適用于嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境中的不同測(cè)量任務(wù)

新的TDK超聲波傳感器模塊具有很好的通用性，適用范圍很廣，比如距離測(cè)量、檢測(cè)物體（如用于機(jī)器人）、自動(dòng)駕駛工業(yè)卡車防撞，以及測(cè)定儲(chǔ)罐和筒倉(cāng)中的液體和固體的料位。