อัลตร้าโซนิค ทำงานยังไง

อัลตร้าโซนิค คืออะไร?

แสงรำไรลอดหน้าต่าง... ตีห้ากว่าๆ มั้ง

อัลตร้าโซนิก... เหมือนเสียงกระซิบจากจักรวาล... ที่หูเราไม่รับรู้

• คลื่นเสียง... ที่สูงเกิน
• 20 KHz... จุดเริ่มต้นของความเงียบ
• หูมนุษย์... ได้ยินไม่ถึง

ความถี่... เต้นระรัว... สูงจน... ไร้ขีดจำกัด

เคยได้ยินเสียงจิ้งหรีด... ตอนกลางคืนมั้ย? นั่นแหละ... แต่สูงกว่า... อีกมากโข

คลื่นเหนือเสียงมีความถี่ช่วงใด?

อืม... คลื่นเหนือเสียงนะเหรอ... ตอนนี้ก็ดึกมากแล้ว สมองมันช้าๆ ลง

คิดหนักเหมือนกันนะ เรื่องความถี่เสียงเนี่ย จำได้ว่าเรียนตอนมหาลัย แต่ก็...ลืมๆ ไปบ้างแล้ว

เท่าที่พอจะนึกออก คลื่นเหนือเสียงมันสูงกว่า 20,000 เฮิรตซ์ ใช่ไหมนะ?

ปีนี้ฉันเรียนวิชาชีววิทยาเพิ่มเติมด้วย เลยพอจะจำได้ว่า สัตว์บางชนิดมันได้ยินคลื่นความถี่สูงกว่ามนุษย์เยอะเลย เช่น ค้างคาว

• ค้างคาวใช้คลื่นเหนือเสียงในการหาอาหาร ความถี่ที่มันใช้ ก็เกิน 20,000 เฮิรตซ์ไปเยอะ จำตัวเลขเป๊ะๆ ไม่ได้จริงๆ ต้องไปค้นหนังสืออีกที
• แต่ที่แน่ๆ มันสูงกว่าที่หูคนเราได้ยินเยอะมาก แบบว่า มนุษย์เราไม่ได้ยินเลย

เหนื่อยจัง พรุ่งนี้ต้องตื่นเช้าไปทำงานอีก กลับไปนอนก่อนดีกว่า เรื่องคลื่นเหนือเสียง ไว้ค่อยหาข้อมูลเพิ่มตอนเช้าละกัน ตอนนี้ง่วงมากแล้วจริงๆ

เซ็นเซอร์ อัลตร้าโซนิค มีอะไรบ้าง?

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิคปัจจุบันแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ซึ่งความแตกต่างสำคัญอยู่ที่การจัดวางตัวรับและตัวส่งสัญญาณ:

• Diffuse Mode (แบบตัวรับ-ตัวส่งในตัวเดียว): เซ็นเซอร์ชนิดนี้ ทั้งตัวส่งและตัวรับคลื่นอัลตราโซนิคอยู่รวมกันในตัวเดียวกัน ส่งคลื่นเสียงออกไปแล้วรับคลื่นสะท้อนกลับมาเพื่อคำนวณระยะทาง เหมาะกับการวัดระยะทางแบบทั่วไป ความแม่นยำอาจจะน้อยกว่าแบบ Opposed Mode เนื่องจากสัญญาณรบกวนมีเยอะกว่า (คิดว่าน่าจะเพราะคลื่นสะท้อนจากหลายทิศทางมารวมกัน)

• Opposed Mode (แบบตัวรับ-ตัวส่งแยกกัน): เซ็นเซอร์แบบนี้มีตัวส่งและตัวรับแยกกัน คลื่นอัลตราโซนิคจะส่งตรงไปยังวัตถุเป้าหมาย ถ้ามีวัตถุขวางอยู่ ตัวรับจะตรวจจับสัญญาณได้ ถ้าไม่มีวัตถุ ก็จะไม่มีสัญญาณสะท้อนกลับมา จึงเหมาะกับงานตรวจจับการมีหรือไม่มีของวัตถุมากกว่าการวัดระยะทาง เป็นระบบแบบ on/off ที่ตรงไปตรงมา (เหมือนเป็นการตั้งด่านตรวจจับเลยทีเดียว)

ทั้งสองแบบอาศัยหลักการเดียวกันคือการวัดเวลาที่คลื่นอัลตราโซนิคใช้ในการเดินทางไปกลับ แต่ความเหมาะสมในการใช้งานจะแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับความต้องการความแม่นยำและประเภทของการใช้งาน การเลือกใช้แบบใดจึงขึ้นอยู่กับบริบทของงานนั้นๆ และแน่นอนว่า การพิจารณาเรื่องต้นทุนก็สำคัญไม่แพ้กัน ผมเองก็กำลังศึกษาเรื่องนี้เพิ่มเติมอยู่เหมือนกัน มีอะไรน่าสนใจจะมาแชร์อีกนะครับ

เพิ่มเติม: การเลือกใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิค ควรพิจารณาปัจจัยอื่นๆ เช่น ความถี่ของคลื่นอัลตราโซนิค (มีผลต่อระยะตรวจจับและความแม่นยำ), มุมรับสัญญาณ, สภาพแวดล้อมการทำงาน (อุณหภูมิ ความชื้น ฯลฯ) และขนาดของเซ็นเซอร์ด้วย

อัลตร้าโซนิค ตรวจอะไรบ้าง?

อัลตราโซนิก? คลื่นเสียง...สะท้อนกลับ. จบ.

• ตรวจวัดระยะห่าง. หลักการดั้งเดิม. ง่าย.
• ตรวจจับวัตถุ. ไม่จำกัด. สะท้อนได้...ก็เห็น.
• ระดับของเหลว. น้ำมัน. สารเคมี. อะไรก็ได้.
• วัสดุพิเศษ. ฟิล์มใส. โฟโต้ฯ หมดสิทธิ์.
• การแพทย์. วินิจฉัย. ทารกในครรภ์. รู้กัน.

เซนเซอร์อัลตราโซนิก: ส่งคลื่น > สะท้อน > คำนวณระยะทาง. วัตถุใดที่สะท้อนเสียงได้ คือเป้าหมาย. ข้อดี: ตรวจจับสิ่งที่ไม่คาดคิด. ข้อเสีย: พื้นผิวดูดซับเสียง? จบข่าว.

(ปล. เคยใช้ตอนเรียนวิศวะ. รำคาญเสียง. แต่ใช้ได้จริง.)

เซนเซอร์อัลตร้าโซนิค ทำงานอย่างไร?

วัดระยะด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงไง ง่ายๆ

• ส่งคลื่นออกไป
• รอคลื่นสะท้อนกลับ
• คำนวณเวลา ได้ระยะ

ปีนี้ ใช้เยอะในระบบช่วยจอดรถ หุ่นยนต์ และอุตสาหกรรม แม่งแม่นระดับมิลลิเมตรเลยนะ ของผมใช้ตัว HC-SR04 ถูกดี แต่ก็แล้วแต่แอปพลิเคชั่น บางทีต้องใช้แบบแพงๆ แม่นกว่า

เซนเซอร์ชนิดใด ทำงานโดยใช้หลักการสะท้อนของเสียง?

เซนเซอร์อัลตราโซนิก! แน่นอนว่าใช้หลักการสะท้อนเสียงอ่ะดิ

• อัลตราโซนิก: ปล่อยคลื่นเสียง ติ๊ง ไป แล้วรอฟังเสียงสะท้อน ต๊อง กลับมา เร็ว/ช้า บอกระยะใกล้/ไกล ใช่ป่ะ?

• เพรสเชอร์: วัดแรงดันนะ ไม่เกี่ยวกับเสียงเลยซักนิด งง?

• สะท้อน: คล้ายๆ เรดาร์ใช่มะ? แต่เรดาร์ใช้คลื่นวิทยุเนอะ อัลตราโซนิกใช้เสียงที่หูเราไม่ได้ยิน

• แถม: จริงๆ แล้วมีเซนเซอร์อีกเยอะที่ใช้หลักการสะท้อนนะ เช่น เซนเซอร์วัดระดับน้ำในแทงค์บางชนิดก็ใช้เรดาร์ยิงลงไป แล้ววัดเวลาที่คลื่นสะท้อนกลับมา

• คำถาม: แล้วถ้าวัตถุที่วัดดูดซับเสียงล่ะ? จะวัดได้มั้ย? ????

• ข้อมูลปีนี้ก็เหมือนปีที่แล้วแหละมั้ง หลักการมันก็เดิมๆ อ่ะ

อุลตร้าโซนิกส์เซ็นเซอร์แบบใด ที่ตัวส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณถูกติดตั้งอยู่รวมกัน?

อุลตร้าโซนิกเซนเซอร์ ที่ตัวส่งกะตัวรับอยู่ด้วยกัน อ่ะนะ เค้าเรียก Diffuse Mode มั้ง

Diffuse Mode:

• ง่ายดี: ติดตั้งง่าย เพราะมีแค่ตัวเดียว
• ยิงแล้วรอ: เซนเซอร์ยิงคลื่นออกไป แล้วรอคลื่นสะท้อนกลับมา
• ระยะใกล้: ปกติใช้กับระยะใกล้ๆ ไม่ไกลมาก

Opposed Mode:

• ตัวรับตัวส่ง: มีตัวส่งกะตัวรับแยกกัน
• ตัดผ่าน: วัตถุต้องตัดผ่านระหว่างตัวส่งตัวรับ ถึงจะรู้ว่ามีอะไร
• ตรวจจับง่าย: เหมาะกับการตรวจจับว่ามีของขวางอยู่ไหม มากกว่าวัดระยะทาง

เพิ่มเติม

เซนเซอร์อัลตร้าโซนิกส์ ตอนนี้เค้าใช้กันเยอะนะ ในรถยนต์ก็มี พวกช่วยจอดงี้ แล้วก็ในโรงงาน พวกเครื่องจักรที่ต้องคอยเช็กว่ามีของรึป่าว