IIoT ultrazvukový senzor pro vývojáře a aplikace ''šité na míru''

18. prosinec 2019Autor : David P .

Jednoduchost

Senzory pod označením UCC4000-50GK-B26-8MOL (delší dosah 4m) nebo UCC2500-50GK-B26-8MOL (kratší dosah 2,5m), které jsem mohl otestovat a ukázat na webu prumyslovesenzory.cz, cílí na jednoduchost, nízkou cenu a široké spektrum použití. Ultrazvuková technologie se využívá napříč celým spektrem v oblasti průmyslu a nejen tam. Neopomenutelnou částí jsou inovace v oblasti pro Smart Cities - zde je potenciál pro použití těchto typů senzorů nejcitelnější. Ať už se jedná o odpadové či vodní hospodářství, inteligentní parkoviště a křižovatky...,  zde všude se měří, detekuje a vyhodnocuje objekt. Vše má za cíl jedno společné - efektivnost. Ultrazvukový senzor je jeden z nejběžnějších a nejdostupnějších koncových zařízení pro hlídání a snímaní různých objektů, ale ne vždy je zapotřebí využít jeho dodatečných funkcí, vlastních algoritmů a průmyslových rozhraní k dosažení kýženého cíle. Jednoduše proto, že zařízení v masovém nasazení může využívat daleko jednodušší cesty, které neprodražují danou aplikaci,fungují napřímo s daným procesorem a mnohdy postačuje jen samotná "surová" informace

 Hardwarové vybavení

Prototyp hotového výrobku se senzorem, řidící a komunikační deskou v pouzdru vytištěném na 3D tiskárně. Prototyp hotového výrobku se senzorem, řidící a komunikační deskou v pouzdru vytištěném na 3D tiskárně.

Zde bych na začátek neměl opomenout nízký odběr snímače. Je to jeden ze základních předpokladů pro použití v moderních technologiích, které jsou často využívány bez připojení na elektrickou síť. Zařízení může operovat bezdrátově, jeho elektrickým zdrojem může být baterie a informace lze posílat např přes GSM modem, bluetooth, Wi-Fi apod. S použitím malého fotovoltaického panelu se z něj stavá absolutně nezávislý senzor pro snímání procesních veličin. Tím, že senzor bude dělat přesně to, co od něj budeme očekávat, lze například využít snížení četnosti dotazování na měřenou vzdálenost atd.

V kombinaci se zvolenou baterií, pak můžeme zařízení využívat po několik let bez nutnosti dobití či výměny samotného zdroje:

  • < 3 µA ve "Standby" režimu
  • ≤ 250 mW při operaci měření

Zařízení jako takové je připravené pracovat na moderních komunikačních kanálech přes rozhraní UART,LIN a PWM (pulzně šířková modulace), které se začínají nějčastěji skloňovat s přístupem moderních technologií pro Smart Cities a s tím také souvisí i jeho provozní napětí, které se od průmyslového prostředí výrazně liší:

  • UART a PWM komunikace: 2.5 ... 5 V DC, typicky 3.3 V
  • LIN komunikace: 8 ... 18 V DC, typicky 12 V

Hotový výrobek pro snímání množství odpadu v popelnicích a kontejnerech. Hotový výrobek pro snímání množství odpadu v popelnicích a kontejnerech.

Venkovní použití. Krytí IP67 v případě, že bude dostatečně chráněn konektor Molex 70107- 0007, 8-pin, který je  nejrozšířenější v oblasti vlastních elektronických modulů např s použitím pro Arduino. Pracovní teplotní rozsah -25°C - +70°C nebo skladovací teplotní rozsah (v případadě neaktivity senzoru) -40°C - +85°C už pouze zmiňuji.

 Co se týče samotného měření, můžeme využít ze dvou možných typů a to:

 Software

UCC-50GK UART_Quick_Start_Tool.exe UCC-50GK UART_Quick_Start_Tool.exe

K seznámení s funkcemi a pochopení základní struktury nám může pomoci jednoduchý prográm "UCC-50GK UART_Quick_Start_Tool.exe", který lze stáhnout na konci tohoto článku. Po otevření (bez nutnosti instalace) se nám zobrazí okno, které můžeme rozdělit do čtyřech bodů:

  1. Settings - nastavení portu
  2. Standard communication - základní operace se senzorem - předdefinované úlohy
  3. Advanced communication - uživatelské operace se senzorem
  4. Communication window - stav requestu a odpověď senzoru

Ukázka jednotlivých příkazů a odpovědí senzoru. Ukázka jednotlivých příkazů a odpovědí senzoru.

 

K připojení na počítač posloží jakýkoliv UART USB převodník, v mém případě se jednalo o převodník USB-TTL-Adapter od firmy Delock (jeho připojení je zobrazeno na úvodních fotografiích k článku).

Zkoušel jsem přenastavovat  základní parametry a vyčítat údaje ze senzoru. Lze měnit šířku vyzařovacího kužele (ve třech režimech), nastavit adresu senzoru, konfigurovat PWM výstup, benefitem je pak snímání okolní teploty.

Závěr

Senzor ocení vývojové firmy, které se pohybují v inovacích pro Smart Cities a Smart aplikace. Díky své ceně a jednoduchosti má obrovský potenciál k masovému hlídaní procesních veličin v různých objektech a díky svému malému odběru lze využít i na místech bez elektrifikace. Dá se očekávat, že podobných zařízení okolo nás bude přibívat a stanou se nedílnou součástí našeho odpadového hospodářství, inteligentních parkovacích domů apod.