Informe Proyecto Sistemas Microprocesados

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL










PROYECTO FINAL SISTEMAS MICROPROCESADOS













LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES


Informe Proyecto Final

Tema: SENSOR ULTRASÓNICO

Objetivo:

En este trabajo se busca implementar un sensor ultrasónico (HC-SR04), para explorar su funcionamiento, y buscar acondicionarlo de manera que sea aplicable en la medición del nivel de un líquido contenido enun tanque. También se mencionará otro tipo de aplicaciones, y sensores de las mismas características empleados en la industria.

INTRODUCCIÓN

Un sensor ultrasónico son dispositivos cuya función y diseño están destinados a la detección de objetos de características sólidas y líquidos. Su campo de aplicación es amplio, y entre estos tenemos el monitoreo del nivel de agua de un tanque. La tecnologíaultrasónica optimiza el uso de sensores, es decir se puede realizar con un solo dispositivo el trabajo de varios de ellos.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Un señor ultrasónico emite de forma cíclica un impulso de sonido de alta frecuencia y corta duración. Este impulso acústico se propaga a la velocidad del sonido en el aire. Al chocar el impulso con un objeto, éste se refleja y vuelve nuevamenteal sensor. El sensor ultrasónico está conformado por un emisor, y receptor. El emisor es el que emite el impulso acústico, mientras que el receptor es aquel que recibe el reflejo o eco del impulso. Este eco es proporcional al doble de la distancia entre el sensor y el objeto. Siendo la distancia hacia el objeto medida por medio del tiempo de recorrido del sonido y no por una medición de intensidad,los sensores ultrasónicos insensibles al ruido de fondo.
Se puede decir que todo tipo de materiales capaces de reflejar sonido son detectados por el sensor, sin tomar en cuenta el color que posean. Hay sensores ultrasónicos que permiten medir distancias entre los 20 milímetros hasta los 10 metros, y permiten visualizar el valor medido con una alta precisión. Se conocen que algunos sensorespueden dar una precisión de 0,025 milímetros.
Este tipo de sensores pueden funcionar en cualquier tipo de ambientes, como por ejemplo un ambiente lleno de polvo, o un ambiente de niebla de pintura. Incluso si algunas partículas se encuentran sobre la membrana del sensor, no influye sobre el comportamiento o funcionamiento del sensor.
Como se puede observar el funcionamiento de un sensor ultrasónico nomuestra una gran dificultad, sin embargo existen ciertas desventajas. Entre los diversos factores que alteran la lectura que se realiza son:

• Campo de actuación
• La cantidad de energía acústica reflejada
• Transductor único como emisor y receptor.
• Factores ambientales
• Falsos ecos

Campo de actuación
El campo de actuación del pulso emitido tiene una forma cónica. El eco que se recepta porefecto de la reflexión del sonido indica la presencia de un objeto que se encuentra dentro del cono acústico, y nunca se especifica la localización de forma angular del mismo. Cuando sucede esta circunstancia es necesario tener en cuenta, y realizar el ajuste específico.

La cantidad de energía acústica reflejada
Esta energía depende de la estructura de la superficie del objeto. Para obtener unareflexión altamente difusa, es decir ancha, del objeto, el tamaño de las irregularidades que existan sobre la superficie debe ser en tal grado comparable a la longitud de onda del impulso acústico del ultrasónico incidente.

Transductor único como emisor y receptor
Este tipo de problema está presente en sensores de bajo costo. Cuando se da la emisión del ultrasonido, se debe esperar un intervalo detiempo determinado para que las vibraciones en el sensor desaparezcan y poder recibir el eco. Esto quiere decir que existe una distancia mínima la cual es proporcional al tiempo de relajación del sensor, a partir de la cual el sensor mide con precisión.

Factores ambientales
Las ondas ultrasónicas se mueven a través de un medio material que en nuestro caso es el aire. Su densidad depende de la...