1. Phần phát tín hiệu

Các đầu phát và đầu thu siêu âm là các loa gốm được chế tạo đặc biệt, hoạt động phát siêu âm có cường độ cao nhất ở một tần số nào đó ( thường là 40kHz cho các ứng dụng đo khoảng cách). Các loa này cần có nguồn tín hiệu điều khiển có điện áp cao mới phát tốt được (theo datasheet thì là ~ 30V). Chính vì vậy trong phần phát, phần đệm công suất sử dụng một con MAX232 làm nhiệm vụ đệm. Nó sẽ lấy tín hiệu từ bộ điều khiển, khuých đại biên độ lên +/-30V cung cấp cho loa gốm.

Để tiết kiệm nguồn cho module cảm biến, phần cấp điện cho MAX232 được điều khiển thông qua một tran PNP, khi không hoạt động, bộ điều khiển sẽ làm cho tran này ngưng dẫn, hạn chế tiêu thụ dòng.

2. Phần thu tín hiệu

Khi loa gốm làm đầu thu ( loa này được chế tạo chỉ nhạy với một tần số nào đó- 40KHz)  thu được sóng siêu âm, nó sẽ phát ra một điện thế giữa hai cực. Điện thế này là rất nhỏ, vì vậy nó được đưa qua một OPAM, ở đây là TL072 ( Một số module sự dụng LM324,…). Tín hiệu này liên tục được khuých đại biên độ và cuối cùng là đưa qua một bộ so sánh, kết hợp với tín hiệu từ bộ điều khiển để đưa về bộ điều khiển thông qua một trans NPN

3. Phần xử lý, điều khiển

Phần xử lý, điều khiển thường sử dụng một vi điều khiển (PIC16F688, STC11,…) làm nhiệm vụ phát xung, xử lý tính toán thời gian từ khi phát đến khi thu được sóng siêu âm do nó phát ra nếu nhận được tín hiệu TRIG. Đến đây thì nguyên lý hoạt động thông thường của cảm biến này thì ai cũng biết rồi nhé ( cấp xung TRIG, chờ đo độ rộng xung ECHO để tính toán thời gian,….)

Ứng dụng cảm biến siêu âm:

Đã tìm hiểu qua các khái niệm cũng như là ưu, nhược điểm của cảm biến siêu âm rồi. Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu thêm về một vài ứng dụng của cảm biến siêu âm:

Cảm biến siêu âm phát hiện vật cản:

Như ví dụ phía trên, trên các dòng ô tô hiện nay, ở phần đầu xe và đuôi xe đều được trang bị cảm biến siêu âm đo khoảng cách.

Cảm biến siêu âm công nghiệp:

Trong công nghiệp, cảm biến siêu âm được ứng dụng trong những ứng dụng phát hiện dị tật của sản phẩm; phát hiện sản phẩm bị ngã đổ trên băng chuyền, phát hiện sản phẩm bị nứt hoặc bể,….

Ngoài ra, người ta còn dùng cảm biến siêu âm để đo mức nhiên liệu trong bể hoặc xác định kích thước của sản phẩm sau sản xuất.

Ngoài ra, người ta còn dùng cảm biến siêu âm để đo mức nhiên liệu trong bể hoặc xác định kích thước của sản phẩm sau sản xuất.

Cảm biến siêu âm đo khoảng cách:

Khi sử dụng cảm biến siêu âm; cảm biến sẽ phát ra 1 chùm tia sóng hình nón xuống vị trí cần đo khoảng cách. Thông thường người ta dùng cảm biến siêu âm để đo khoảng cách từ cảm biến xuống bề mặt sản phẩm trên băng chuyền.

Nếu khoảng cách từ cảm biến xuống bề mặt sản phẩm đột ngột tăng cao thì khả năng là sản phẩm đó đang bị móp, méo hoặc đang bị nứt. Từ đó cảm biến sẽ báo động và loại sản phẩm đó ra khỏi băng chuyền.

Cảm biến siêu âm đo mức nước:

Ngoài ứng dụng để đo mức nước, người ta còn dùng cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng nói chung. Tức là bao gồm cả dầu ăn, dầu diesel, socola, nước trái cây, đường, muối, acid ăn mòn,….

Lý do là vì dòng cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng này có thể đo mức mà không cần tiếp xúc với môi trường đo nên không bị ảnh hưởng bởi độ ăn mòn và cũng đươc dùng trong các ứng dụng đo mức thực phẩm.

Thông thường người ta sẽ lắp đặt cảm biến siêu âm ở phía trên của bồn chứa, sau đó tín hiệu output của cảm biến sẽ được đưa về tủ điện để điều khiển mức nước hoặc báo động khi mức nước vượt quán giới hạn đặt ra.

Cảm biến siêu âm phát hiện vật cản

Khi phát hiện phần đầu xe hoặc đuôi xe gần va chạm thì cảm biến sẽ xuất tín hiệu báo động về để báo cho tài xế biết là sắp có va chạm.

Cảm biến siêu âm công nghiệp:

Trong công nghiệp, cảm biến siêu âm được ứng dụng trong những ứng dụng phát hiện dị tật của sản phẩm; phát hiện sản phẩm bị ngã đổ trên băng chuyền, phát hiện sản phẩm bị nứt hoặc bể,….