Los sensores de ultrasonidos son detectores de proximidad que trabajan libres de roces

mecánicos y que detectan objetos a distancias que van desde pocos centímetros hasta varios

metros. El sensor emite un sonido y mide el tiempo que la señal tarda en regresar. Estos reflejan en

un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en señales eléctricas, las cuales son

elaboradas en el aparato de valoración. Estos sensores trabajan solamente en el aire, y pueden

detectar objetos con diferentes formas, colores, superficies y de diferentes materiales. Los

materiales pueden ser sólidos, líquidos o polvorientos, sin embargo han de ser deflectores de

sonido. Los sensores trabajan según el tiempo de transcurso del eco, es decir, se valora la distancia

temporal entre el impulso de emisión y el impulso del eco.

Ventajas e inconvenientes[editar]

Este sensor, al no necesitar el contacto físico con el objeto, ofrece la posibilidad de detectar objetos

frágiles, como pintura fresca, además detecta cualquier material, independientemente del color, al

mismo alcance, sin ajuste ni factor de corrección. Los sensores ultrasónicos tienen una función de

aprendizaje para definir el campo de detección, con un alcance mínimo y máximo de precisión de 6

mm. El problema que presentan estos dispositivos son las zonas ciegas y el problema de las falsas

alarmas. La zona ciega es la zona comprendida entre el lado sensible del detector y el alcance

mínimo en el que ningún objeto puede detectarse de forma fiable.

El principio ultrasónico - donde el más alto rendimiento es parte del "buen sonido"Los sensores ultrasónicos han introducido un nuevo standard en la tecnología de la automatización

 

El principio ultrasónico:

El sensor ultrasónico emite cíclicamente un impulso acústico de alta frecuencia y corta duración. Este

impulso se propaga a la velocidad del sonido por el aire. Al encontrar un objeto, es reflejado y vuelve

como eco al sensor ultrasónico. Este último calcula internamente la distancia hacia el objeto, basado en el

tiempo transcurrido entre la emisión de la señal acústica y la recepción de la señal de eco.

El principio ultrasónico

Como la distancia hacia el objeto es medida por medio del tiempo de recorrido del sonido, y no por una

medición de la intensidad, los sensores ultrasónicos son insensibles hacia el ruido de fondo.

Prácticamente todos los materiales que reflejan el sonido son detectados, independientemente de su

color. Aún materiales transparentes o láminas delgadas no presentan problemas para los sensores

ultrasónicos.

Los sensores ultrasónicos microsonic permiten medir distancias entre 20 mm y 10 m, pudiendo indicar el

valor medido con una precisión de milímetro, gracias a la medición del tiempo de recorrido. Algunos

sensores pueden inclusive obtener una precisión de la medición de distancia de 0,025 mm.

Los sensores funcionan en medio polvoriento o en una niebla de pintura. Depósitos delgados sobre la

membrana del sensor tampoco influyen sobre la función.

Los sensores con una zona ciega de sólo 20 mm y con un haz acústico extremadamente delgado abren

en la actualidad un abanico de aplicaciones completamente nuevas: Las mediciones de estado de llenado

en pocillos de placas microtiter y tubos de ensayo como también el escaneado de botellas pequeñas en la

industria de los embalajes pueden llevarse a cabo sin problemas. Incturo alambres finos son reconocidos

con seguridad.

SRF04 es un sensor de distancias por ultrasonidos capaz de detectar objetos y calcular la distancia a la que se encuentra en un rango de 3 a 300 cm. El sensor funciona por ultrasonidos y contiene toda la electrónica encargada de hacer la medición. Su uso es tan sencillo como enviar el pulso de arranque y medir la anchura del pulso de retorno. De muy pequeño tamaño, SRF04 destaca por su bajo consumo, gran precisión y bajo precio por lo que esta reemplazando a los sensores polaroid en los robots mas recientes.

Funcionamiento

El sensor SRF04 funciona emitiendo impulsos de ultrasonidos inaudibles para el oído humano. Los impulsos emitidos viajan a la velocidad del sonido hasta alcanzar un objeto, entonces el sonido es reflejado y captado de nuevo por el receptor de ultrasonidos. Lo que hace el controlador incorporado es emitir una ráfaga de impulsos ya continuación empieza a contar el tiempo que tarda en llegar el eco. Este tiempo se traduce en un pulso de eco de anchura proporcional a la distancia a la que se encuentra el objeto.

Desde un punto de vista práctico, lo que hay que hacer es mandar un señal de arranque en el pin 3 del SRF04 y después leer la anchura del impulso que nos proporciona en el pin 2. El pulso de disparo tiene que tener una anchura mínima de 10 uS. Después leemos el pulso de salida de Eco y medimos su longitud que es proporcional al eco recibido. En caso de que no se produzca ningún eco, por que no se encuentra un objeto, el pulso de eco tiene una longitud aproximada de 36 ms. Hay que dejar un retardo de 10 ms desde que se hace una lectura hasta que se realiza la siguiente, con el fin de que el circuito se estabilice.

SRF04 Característica Técnicas

Tensión 5V

Consumo 30 mA Tip. 50mA Max.

Frecuencia: 40 Khz.

Distancia Mínima: 3 cm.

Distancia Máxima: 300 cm.

Sensibilidad:Detecta un palo de escoba a 3 m.

Pulso de Disparo 10 uS min. TTL

Pulso de Eco: 100 uS - 18 mS

Retardo entre pulsos:

10 mS Mínimo

Pulso de Eco: 100 uS - 18 mS

Tamaño: 43 x 20 x 17 mm

Peso: 10 gr.

El Rango efectivo del SRF04 es de unos 30º como puede verse en este diagrama

Aplicaciones

Las aplicaciones del detector srf04 son múltiples, pero sobre todas ellas, destaca su utilización como detector de obstáculos en robots con navegación autónoma, es decir, en aquellos robots que se mueven encontrando el camino a seguir y sorteando obstáculos. En los robots de pequeño tamaño, es suficiente con un solo detector, ya que su cono de detección de unos 30 grados es suficiente para cubrir el frontal del robot. En las plataformas de mayor tamaño, es necesario varias unidades para cubrir de una forma segura todo el perímetro. Para un robot de unos 30 cm es necesario un mínimo de 2 unidades, para cubrir solo el frontal. Si queremos cubrir todo el perímetro de avance, es necesario de 3 a 5 unidades para el mismo tamaño. Una posibilidad es la de montar el sensor en un servo y mover este 180 grados a la vez que se efectúan diversas mediciones a modo de radar.

Medidas

Como el modulo srf04 solo requiere de una entrada y una salida, se puede conectar fácilmente a cualquier microprocesador o microcontrolador del mercado, entre los que cabe destacar el basic X24 y los basic stamp, como puede verse en el siguiente esquema.