Definisi, Cara Kerja, dan Aplikasi Ultrasonic Level Sensor

Ultrasonic Level Sensor sangat cocok untuk banyak aplikasi, dan juga baik untuk memahami hampir segala aspek. pada setiap produk pasti memiliki keterbatasan pada apa yang dapat dilakukannya atau yang dapat kita ketahui sebagai limitasinya.

Pengertian Ultrasonic Level Sensor

Ultrasonic Level Sensor adalah jenis sensor posisi, seperti semua jenis sensor posisi yang berbeda, mereka memiliki banyak keunggulannya untuk dipilih. Ultrasonic Level Sensor digunakan untuk mendeteksi posisi, perpindahan atau bentuk suatu benda. Mereka benar-benar tidak terhubung (Non-contact) yang membuatnya cocok untuk di berbagai aplikasi.

Baca Juga : Dasar Pengukuran Level Meter

Cara Kerja Ultrasonic Level Sensor

Ultrasonic Level Sensor mengukur jarak dari pemancar (terletak di beberapa titik tinggi) ke permukaan bahan proses yang terletak lebih jauh di bawah menggunakan gelombang suara yang dipantulkan. Frekuensi gelombang ini melampaui jangkauan pendengaran manusia, itulah sebabnya mereka disebut ultrasonik. Waktu penerbangan untuk pulsa suara menunjukkan jarak ini, dan ditafsirkan oleh elektronik pemancar sebagai tingkat proses. Pemancar ini dapat mengeluarkan sinyal yang sesuai dengan kepenuhan bejana (fillage) atau jumlah ruang kosong yang tersisa di bagian atas bejana (ullage).

Definisi, Cara Kerja, dan Aplikasi Ultrasonic Level Sensor — Prinsip Kerja Ultrasonic Level Sensor

Ullage adalah mode pengukuran “alami” untuk instrumen level semacam ini, karena waktu terbang gelombang suara adalah fungsi langsung dari seberapa banyak ruang kosong yang ada antara permukaan cairan dan bagian atas kapal. Tinggi total tangki akan selalu merupakan jumlah dari fillage dan ullage. Jika pemancar tingkat ultrasonik diprogram dengan tinggi total kapal, itu dapat menghitung pengisian melalui pengurangan sederhana:

Fillage = Tinggi total – Ullage

Jika gelombang suara mengalami perubahan secara mendadak dalam kecepatan suara material, sebagian energi gelombang itu akan dipantulkan dalam bentuk gelombang lain dalam arah yang berlawanan. Dengan kata lain, gelombang suara akan “bergema” ketika bertemu dengan material yang memiliki kecepatan sonik yang berbeda. Ini adalah dasar dari semua perangkat rentang ultrasonik.

Jadi, agar pemancar level ultrasonik berfungsi dengan andal, perbedaan kecepatan sonik pada antarmuka antara cairan dan gas harus besar. Antarmuka cairan dan gas yang berbeda hampir selalu menunjukkan perbedaan besar dalam kecepatan suara mereka, sehingga relatif mudah dideteksi menggunakan gelombang ultrasonik. Cairan dengan lapisan busa berat yang mengambang di atasnya lebih sulit, karena busa kurang padat daripada cairan, tetapi jauh lebih padat daripada gas di atas. Gema lemah akan dihasilkan pada antarmuka busa dan gas, dan yang lain dihasilkan pada antarmuka cairan dan busa, dengan busa bertindak untuk menyebarkan dan menghilangkan banyak energi gema kedua.

Penunjukan standar ISA untuk setiap komponen adalah “LT” (pemancar level) untuk modul elektronik dan “LE” (elemen level) untuk transduser. Meskipun kita menyebut perangkat yang bertanggung jawab untuk mentransmisikan dan menerima gelombang suara sebagai transduser (dalam arti kata ilmiah), fungsinya sebagai instrumen proses adalah menjadi elemen penginderaan utama untuk sistem pengukuran level, dan oleh karena itu lebih ditunjuk dengan benar sebagai “elemen level” (LE).

Foto ini menunjukkan instalasi tipikal untuk elemen penginderaan level ultrasonik (LE), di sini merasakan level air limbah di saluran terbuka (Open Channel) :

Saluran listrik berfungsi untuk melindungi kabel sinyal dari paparan elemen saat ia mengarahkan kembali ke lokasi dalam ruangan di mana pemancar level (LT) berada. Jika transduser ultrasonik cukup kokoh, dan bejana proses cukup bebas dari lumpur dan bahan peredam suara lainnya yang terkumpul di dasar bejana, transduser dapat dipasang di bagian bawah bejana, memantulkan gelombang suara dari permukaan cairan melalui cairan itu sendiri daripada melalui ruang uap. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, setiap perbedaan yang signifikan dalam kecepatan sonik antara kedua bahan tersebut cukup untuk memantulkan gelombang suara. Karena itu, tidak masalah materi mana yang dirambatkan gelombang suara datang terlebih dahulu:

Susunan ini membuat fillage pengukuran alami, dan ullage pengukuran turunan (dihitung dengan pengurangan dari total tinggi kapal).

Ullage = Tinggi total Fillage

Seperti disebutkan sebelumnya, kalibrasi pemancar level ultrasonik bergantung pada kecepatan suara melalui media antara transduser dan antarmuka. Untuk transduser yang dipasang di atas, ini adalah kecepatan suara melalui udara (atau uap) di atas cairan, karena ini adalah media yang melaluinya waktu tempuh gelombang datang dan pantulan diukur. Untuk transduser yang dipasang di bagian bawah, ini adalah kecepatan suara melalui cairan. Dalam kedua kasus, untuk memastikan akurasi yang baik, seseorang harus memastikan kecepatan suara melalui jalur perjalanan “waktunya” tetap cukup konstan (atau mengkompensasi perubahan kecepatan suara melalui media itu dengan menggunakan pengukuran suhu atau tekanan dan a algoritma kompensasi).

Instrumen tingkat ultrasonik menikmati keuntungan karena dapat mengukur ketinggian bahan padat seperti bubuk dan biji-bijian yang disimpan dalam wadah, bukan hanya cairan. Sekali lagi, kriteria mendasar untuk mendeteksi tingkat material adalah bahwa kecepatan suara melalui material atas dan bawah harus berbeda (semakin besar perbedaannya, semakin kuat gemanya). Tantangan unik untuk pengukuran padatan adalah kemungkinan yang berbeda dari profil material yang tidak rata. Masalah klasik yang dihadapi ketika mengukur tingkat bahan bubuk atau granular dalam bejana adalah sudut istirahat yang dibentuk oleh bahan sebagai akibat dari diumpankan ke dalam bejana pada satu titik:

Permukaan miring ini sulit untuk dideteksi oleh perangkat ultrasonik karena cenderung menyebarkan gelombang suara secara lateral alih-alih memantulkannya dengan kuat kembali ke instrumen. Namun, bahkan jika masalah hamburan tidak signifikan, masih ada masalah interpretasi: apa yang sebenarnya diukur oleh instrumen? Level yang terdeteksi di dekat dinding kapal pasti akan tercatat lebih sedikit daripada di pusat, tetapi level yang terdeteksi di tengah jalan antara dinding kapal dan pusat kapal mungkin bukan rata-rata akurat dari kedua ketinggian tersebut. Selain itu, sudut ini dapat berkurang seiring waktu jika getaran mekanis menyebabkan material “mengalir” dan jatuh dari pusat ke tepi. Untuk alasan ini, aplikasi pengukuran penyimpanan padatan yang menuntut akurasi tinggi umumnya menggunakan teknik lain, seperti pengukuran berbasis berat atau pemindaian tiga dimensi.

Baca Juga : Jenis Level Gauge Pada Industri

Aplikasi Ultrasonic Level Sensor

Sensor ultrasonik memiliki banyak kegunaan. Mereka digunakan untuk mengukur;

Pemindahan
Bentuk, ukuran dan ketebalan suatu benda
Deteksi kedekatan – memantau area tertentu saat objek masuk.

Karena tidak bersentuhan, sensor ultrasonik sangat cocok untuk aplikasi dalam makanan dan minuman seperti pengisian botol, karena dapat mendeteksi level cairan di dalam botol. Beberapa aplikasi khusus adalah;

Deteksi dan kontrol level cairan pada jalur produksi
Penumpukan dan kontrol ketinggian di fasilitas gudang
Deteksi suku cadang tidak teratur pada jalur produksi
Menghitung orang dan deteksi orang
Mendeteksi kerusakan pada kabel atau ulir
Deteksi level tangki
Penyortiran kotak untuk ukuran dan bentuk
Aplikasi robotika
Penghitungan objek dengan kecepatan tinggi
Sistem cuci mobil

Sensor ultrasonik telah digunakan di banyak aplikasi dan industri. Mereka digunakan dalam makanan dan minuman untuk mengukur tingkat cairan dalam botol, mereka dapat digunakan dalam manufaktur untuk proses otomatis dan kontrol memaksimalkan efisiensi di lantai pabrik.

Beberapa dari banyak aplikasi sensor ultrasonik yang menggunakan sensor Migatron adalah;

Penginderaan robot
Kontrol ketinggian susun
Kontrol lingkaran
Kontrol level cairan
Deteksi penuh
Menghitung deteksi orang/orang
Deteksi kehadiran
Mendeteksi kerusakan pada utas atau kabel
Penyortiran kotak
Kontur atau pembuatan profil
Deteksi bagian tidak teratur
Deteksi level tangki
Banyak aplikasi di lini produksi
Pengukuran jarak – terlepas dari bentuk, warna, atau tekstur permukaan objek

Baca Juga : Prinsip Kerja Float Level Switch

Kelebihan Ultrasonic Level Sensor

Teknologi yang digunakan oleh sensor ultrasonik adalah non-kontak, ini memberikan sensor sebagian besar keuntungan yang mereka miliki. Keunggulan sensor ultrasonik meliputi;

Bebas Keausan – Sensor ultrasonik tidak memiliki bagian yang bergerak; ini membuat mereka benar-benar bebas pakai dan memberi mereka umur yang lebih lama daripada menghubungi alternatif.
Sangat akurat – Karena cara kerjanya, sensor ultrasonik sangat akurat dan dapat digunakan untuk mendeteksi perubahan posisi yang sangat kecil. Mereka juga dapat mengukur ketebalan suatu objek serta kedalaman permukaan paralel.
Deteksi Bentuk – Jenis sensor posisi lainnya dapat mendeteksi posisi suatu objek, tetapi keunggulan sensor ultrasonik adalah mereka juga dapat mendeteksi ukuran dan bentuk objek. Hal ini membuat mereka jauh lebih fleksibel dalam hal penggunaan aplikasi mereka.
Mendeteksi berbagai bahan – Sensor posisi ultrasonik dapat mendeteksi dan mengukur objek terlepas dari permukaan atau warnanya.
Mudah Digunakan – Keuntungan lain dari sensor ultrasonik adalah dapat dengan mudah berinteraksi dengan mikrokontroler dan tidak berbahaya untuk dioperasikan.

Batasan Ultrasonic Level Sensor

Meskipun kami sepenuhnya percaya pada kemampuan sensor ultrasonic, kami memahami bahwa ultrasonik tidak cocok untuk setiap aplikasi. Di bawah ini kami membahas keterbatasan sensor kami, dan bagaimana kami mengatasi beberapa masalah ini.

Tidak dapat bekerja dalam ruang hampa. Karena sensor ultrasonik beroperasi menggunakan suara, sensor ini sama sekali tidak berfungsi dalam ruang hampa karena tidak ada udara untuk dilalui suara.
Akurasi penginderaan dipengaruhi oleh bahan lunak. Objek yang dilapisi kain yang sangat lembut menyerap lebih banyak gelombang suara sehingga menyulitkan sensor untuk melihat target.
Akurasi penginderaan dipengaruhi oleh perubahan suhu 5-10 derajat atau lebih. Meskipun ini benar, kami memiliki berbagai sensor kompensasi suhu yang tersedia yang dikalibrasi saat start-up atau sebelum setiap pembacaan rentang tergantung pada model sensor. Selama waktu ini adalah saat sensor akan mengkalibrasi dengan perubahan suhu, tegangan, dll. Ini secara dramatis mengurangi masalah ini.
Memiliki jangkauan deteksi terbatas.

Kesimpulan

dari bahasan yang sudah di sajikan di atas yaitu “Definisi, Cara Kerja, dan Aplikasi Ultrasonic Level Sensor” dapat diambil kesimpulannya yaitu sebagai berikut :

Ultrasonic Level Sensor adalah jenis sensor posisi, seperti semua jenis sensor posisi yang berbeda, mereka memiliki banyak keunggulannya untuk dipilih. Ultrasonic Level Sensor digunakan untuk mendeteksi posisi, perpindahan atau bentuk suatu benda. Mereka benar-benar tidak terhubung (Non-contact) yang membuatnya cocok untuk di berbagai aplikasi.
Ultrasonic Level Sensor mengukur jarak dari pemancar (terletak di beberapa titik tinggi) ke permukaan bahan proses yang terletak lebih jauh di bawah menggunakan gelombang suara yang dipantulkan. Frekuensi gelombang ini melampaui jangkauan pendengaran manusia, itulah sebabnya mereka disebut ultrasonik. Waktu penerbangan untuk pulsa suara menunjukkan jarak ini, dan ditafsirkan oleh elektronik pemancar sebagai tingkat proses. Pemancar ini dapat mengeluarkan sinyal yang sesuai dengan kepenuhan bejana (fillage) atau jumlah ruang kosong yang tersisa di bagian atas bejana (ullage).
Ultrasonic Level Sensor memiliki banyak aplikasinya pada dunia industri dan selain mudah untuk digunakan, namun ultrasonic level sensor memiliki batasannya yaitu pada benda atau aplikasi yang tidak bisa menghantarkan gelombang ultrasonik itu sendiri.

Sumber : www.ixthus.co.uk | InstrumentationTools.com

3,443