¿Cómo elegir un sensor ultrasónico?

En el mercado existen una gran variedad de sensores ultrasónicos de distancia. Cada uno es apropiado para cierta aplicación, dependiendo de su rango de medición, resolución y ángulo de apertura. En esta entrada queremos darte algunas consideraciones que puedes tomar en cuenta para elegir el que sea más apropiado a tu proyecto.

Rango de medición

Los sensores ultrasónicos se caracterizan por tener rangos de medición muy largos. Es común encontrar en las especificaciones de un módulo que puedan medir hasta 5m. de distancia o más. Es importante comparar la distancia que vas a medir en tu aplicación para elegir el sensor adecuado y por lo general será el primer parámetro a tomar en cuenta. Por ejemplo, estos son los rangos de medición de algunos sensores:

HC-SR04LV EZ0LV EZ4HRLV EZ4
Rango de medición2cm – 400cm6in – 254 in (15cm – 650cm)6in – 254 in (15cm – 650cm)30cm – 500cm
Precisión (Desviación)+-3mm+-2in (de 6in a 20in)+-2in (de 6in a 20in)+-5mm (de 30cm a 50cm)

Otro aspecto importante a tomar en cuenta es la precisión del sensor, y por lo general esta se especifica en rangos. Por ejemplo, dentro de los primeros 20cm o 10in, los sensores ultrasónicos presentan un cancelamiento de fase, debido a la forma en que se propagan las ondas. Para evitar imprecisiones en la medición, el fabricante recomienda colocar el objeto a medir a partir de una distancia mayor o especifica el error que se puede presentar en la medición.

Resolución

La resolución del sensor va relacionada con el rango que mide. Un sensor ultrasónico con un mayor rango tiende a tener una resolución mas pequeña, es decir, mide a intervalos más grandes. Por el contrario un sensor con rango más pequeño, tendrá una mayor resolución. Por ejemplo, los sensores que mencionamos antes tienen estas especificaciones:

HC-SR04LV EZ0LV EZ4HRLV EZ4
Rango de medición0.3cm1in1in1mm

Para aplicaciones que no tengan una superficie uniforme, el ambiente tenga un ambiente donde no se propaguen bien las ondas o no se requiera una gran sensibilidad, los sensores LV EZ0 y LV EZ04 son convenientes. El sensor HC-SR04 tiene una resolución más alta, y es conveniente para aplicaciones de sensibilidad media. Para aplicaciones industriales donde se midan niveles de líquidos y sea crítica la resolución, además de que el ambiente puede ser inapropiado para otros sensores, el HRLV EZ04 es el sensor más apropiado.

Patrón de detección

Este tipo de sensores detectan mejor los objetos a medir en un área especifica. Al área donde el sensor puede medir eficazmente la denominaremos patrón de detección. Cada sensor tiene un patrón distinto y puede ser más amplio o más angosto, por lo que seleccionar el patrón adecuado para nuestra aplicación, dependiendo del objeto a medir, será una de las pautas que debemos tomar en cuenta para elegir un sensor ultrasónico.

Un patrón de detección muy angosto puede ser útil para detectar un sólo objeto y que el entorno no provoque ruido en la señal medida. Sin embargo, podemos perder fácilmente el objeto a medir si no se encuentra en el lóbulo de detección. Un patrón muy grande puede ser util si la posición del objeto a medir varia mucho. Por el contrario, puede ser contraproducente si hay muchos objetos que medir.

Frecuencia de medición y tipo de señal

Generalmente las mediciones realizadas por un sensor ultrasónico se actualizan con menos frecuencia, pero es importante saber la frecuencia máxima de medición para decidir que sensor usar. También puede ser útil tener una señal por medio de un puerto serial, como el SPI o I2C. Algunos manejan otros protocolos, o mandan una señal analógica. Dependiendo de la naturaleza de la señal veremos como procesarla con el microcontrolador. Estas son las especificaciones de los sensores mencionados anteriormente.

HC-SR04LV EZ0LV EZ4HRLV EZ4
Frecuencia de actualización15Hz15Hz20Hz15Hz
Tipo de señal de salidaPulso digitalAnalógica, serial RS232, PWMSerial RS232, Analógica, PWMAnalógica, serial RS232, PWM

Conclusiones:

Los dos parámetros más importantes para elegir un sensor ultrasónico son el rango de medición y la resolución. Dependiendo de la aplicación convendrá uno con rango elevado pero con menor resolución o uno con rango reducido pero con mayor resolución. Otros aspectos útiles es el patrón de detección o la señal que entrega el sensor, pero son más flexibles.

Referencias:

Sensor ultrasónico HC-SR04, uno de los módulos de medición más versátiles del mercado. Vía: Makerguides