Capteurs à ultrasons

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Qu'est-ce qu'un capteur à ultrasons ?

Un capteur à ultrasons est un composant électronique capable de mesurer les distances par rapport à un objet à l'aide d'une impulsion sonore à haute fréquence. Les capteurs à ultrasons diffèrent par leur conception et leur plage de mesure. Les capteurs à ultrasons performants peuvent mesurer des distances de plusieurs mètres. Certains capteurs à ultrasons sont totalement étanches et peuvent donc être utilisés sous l'eau.

Comment un capteur à ultrasons effectue-t-il une mesure ?

Un émetteur intégré au capteur à ultrasons émet une impulsion sonore à haute fréquence. Lorsque cette impulsion rencontre un objet, elle est réfléchie par celui-ci. Un récepteur intégré au capteur à ultrasons détecte l'impulsion réfléchie et calcule la distance par rapport à l'objet en fonction du temps écoulé entre l'émission et la réception de l'impulsion.

Utilisation des capteurs à ultrasons dans les projets électroniques

Les capteurs à ultrasons peuvent être connectés à une carte de prototypage reliée à une carte de développement, ou directement aux broches de la carte de développement. La broche Gnd est la masse (pôle positif), elle doit être connectée à la masse de la carte. Vcc est le pôle négatif qui alimente le capteur à ultrasons en électricité. Il est connecté à la tension (généralement 5V) de la carte. La broche « Echo » permet d'accéder aux valeurs mesurées par le capteur à ultrasons. La sortie fournit la valeur mesurée en centimètres.

Domaines d'application

• Détection d'obstacles
• Mesure de distance
• Mesure de niveau
• Positionnement de robots
• Contrôle de présence

Exemples d'applications des capteurs à ultrasons

• Robots aspirateurs
• Robots tondeuses
• Aides au stationnement automobile
• Sèche-mains
• Contrôle de remplissage des bacs dans les automates de consigne
• Reconnaissance de véhicules dans les systèmes de barrières

Problèmes lors de la mesure

Lors de la mesure avec des capteurs à ultrasons, des imprécisions peuvent survenir. Bien que les objets massifs en bois, en béton ou en métal soient facilement détectés par le capteur à ultrasons, des problèmes peuvent apparaître avec des objets en matériaux absorbant le son, comme les textiles, les mousses ou le coton, car les matériaux souples peuvent absorber fortement, voire totalement, l'impulsion sonore. Un autre problème de mesure se produit lorsque l'impulsion sonore ne frappe pas perpendiculairement un objet et est déviée par celui-ci. Les objets inclinés peuvent ainsi ne pas être détectés par un capteur à ultrasons.

Des problèmes de mesure dus à la déviation de l'impulsion sonore peuvent également survenir si le capteur à ultrasons se trouve dans un espace étroit composé de surfaces dures. L'impulsion sonore peut ainsi être déviée à plusieurs reprises, ce qui limite d'une part la portée et entraîne des problèmes de mesure.

Influences de l'environnement

Les légères influences environnementales comme la poussière ou la fumée n'affectent pas la précision de mesure d'un capteur à ultrasons. En revanche, les vents violents ou les précipitations intenses comme la neige ou la pluie peuvent l'affecter. Un autre facteur à prendre en compte est la composition de l'atmosphère dans laquelle le capteur à ultrasons est utilisé. Les capteurs à ultrasons sont conçus pour une utilisation dans notre atmosphère. Leur utilisation dans des gaz provoque des erreurs de mesure, car l'impulsion sonore se propage plus lentement dans les gaz.