Sensor de nivel de proximidad de fluidos por ultrasonidos de corto alcance

Question

Estoy buscando una manera de detectar el nivel de un fluido desde arriba, en un paquete pequeño, con una zona muerta relativamente baja. La mayoría de los sensores ultrasónicos disponibles (que yo vería como la mejor opción) tienen zonas muertas de al menos 5 pulgadas/13 cm como este .

Lo que me pregunto es si esa zona muerta de unos 13 cm proviene de los CI utilizados en el paquete, o del límite físico del transductor.

1. En el primer caso, ¿existen paquetes que superen esto, o sería una opción comprar un transductor individual y conectarlo a mi propio circuito, optimizado para una zona muerta muy baja?

O

2. En el segundo caso, ¿hay alguna alternativa a un sensor ultrasónico que me ayude a conseguir este objetivo? El líquido en el recipiente o el propio recipiente no pueden verse afectados en esta aplicación.

Answer 1

Primero, algo de física.

• En el aire seco a 20 °C (68 °F), la velocidad del sonido es de 343,2 metros por segundo.
• A 42 kHz (la frecuencia de funcionamiento del aparato que has enlazado) la longitud de onda, \$ \lambda \$ se puede calcular:

$$ \lambda = \frac {v}{f} = \frac {360}{42k} = 8.6~mm $$

Para enviar un "ping" al objetivo tendremos que enviar al menos varios ciclos. No conocemos la respuesta del transductor, pero supongamos diez ciclos. Cuando el último frente de onda sale del transductor el primero está a 86 mm hacia el objetivo.

Ahora debería quedar claro que, dado que el transductor no puede estar en modo de recepción y transmisión simultáneamente, habrá una distancia mínima que el dispositivo pueda manejar. El fabricante ha indicado que es de 130 mm.

En el primer caso, ¿existen paquetes que superen esto, o sería una opción comprar un transductor individual y conectarlo a mi propio circuito, optimizado para una zona muerta muy baja, ...

Podrías buscar un transductor de alta frecuencia. Si pudieras encontrar uno que funcionara a 10 veces esa frecuencia podría funcionar con 1/10 de alcance mínimo.

... y si es así, ¿hay algún ejemplo de cómo construir un sensor de este tipo a partir de un transductor?

Buscar, me temo.

En el segundo caso, ¿hay alguna alternativa a un sensor ultrasónico que me ayude a conseguir este objetivo?

Figura 1. Los métodos habituales de medición del nivel de fluido incluyen varios esquemas de flotación, presión y capacitivos, así como ultrasónicos. Imagen: Universidad de Clemson .

Valdría la pena mirar el capacitivo.

Answer 2

Lo que me pregunto es si esa zona muerta de unos 13 cm proviene de los IC's utilizados en el paquete, o del límite físico del transductor.

El folleto dice que 6" puede ser el límite y esto generalmente se debe a que el transductor pasa de transmitir el pulso acústico saliente a ser capaz de recibir un reflejo procedente del objetivo. El transductor de ultrasonidos tardará en dejar de "sonar" y éste será el principal problema, ya que mientras suena está produciendo una señal de recepción "falsa" que enmascara la señal de retorno deseada.

Parte del resto de su pregunta se refiere realmente a las compras y las preguntas sobre compras están prohibidas en este sitio.

¿hay alguna alternativa a un sensor ultrasónico que me ayude a a lograr este objetivo?

Tal vez alguien más pueda responder a esto porque no soy un experto en esta área.