竹中電子工業株式会社
株式会社村田製作所
株式会社ユニメーションシステム
株式会社ピーアンドエフ
株式会社ニレコ
株式会社タムラ製作所
本多電子株式会社
日本光電工業株式会社
日本セラミック株式会社
ハヤシレピック株式会社
パナソニック デバイスSUNX株式会社
ナブテスコ株式会社

【2021年版】超音波センサー4選 / メーカー23社一覧

超音波センサーのメーカー23社・65製品を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。


目次


超音波センサーとは

超音波センサ(英語: Ultrasonic sensor)とは、対象物があるかどうか、また対象物までの距離はどれくらいなのかを測る装置です。

センサから発せられた超音波が、対象物によって反射し、その反射波を受信機が受けることにより、超音波の検出までの時間から距離を求めます。ここで超音波とは20kHzを超える音のことを言います。

また近年では、超音波センサは超音波を発する部分と受ける部分が同じであることから小型化が可能になりました。

超音波センサーの使用用途

超音波センサは身近なところで使われています。

例としては、最近は交通事故という社会問題の対策として、車に超音波センサが搭載されているものがあります。

前方の車に近づきすぎたらセンサがなるような仕組みになっています。

他にもトイレに入るとセンサが人を感知して電気がつく仕組みや、手を洗った後に使う自動乾燥器、海の中で魚の集団がどこにいるのかといった幅広い分野で用いられています。

超音波センサーの原理

超音波センサから超音波を発して対象物で反射して、また超音波センサまで戻ってきます。

超音波は物体までが空気、水、固体のいずれでも通過するので、幅広い用途で使用可能です。まず高調波発振器、高圧空気などが振動エネルギーを放出し、電気音響変換、放電などが振動エネルギーをもとに超音波エネルギーを発します。これが空気などに媒介されて対象物に届きます。一般に対象物の距離が10m以内のものは超音波センサを用いて検知可能です。

原理上、超音波センサのメリットとデメリットは以下のようになります。

超音波センサーのメリット

  • 対象物がガラスのような透明なものでも検知できること。
  • 対象物までの間に多少の汚れやほこりなどがあっても通過すること。
  • 超音波の速度は速いので、対象物が動いていても検知できる。

超音波センサーのデメリット

  • 温度や風に変化されやすい。温度が上がると対象物がセンサに対して近づいてきたように感知する。
  • 柔らかくてでこぼこしたものは感知することができない。

超音波センサーの使い方

超音波センサーは、水中ソナー、医療機器用プローブなど特殊な使い方でない場合、比較的簡単に駆動でき、Arduino、Raspberry PiやPICなどに代表される小型コンピュータとも相性よく接続できます。すなわち、一般的に使用される超音波センサーは圧電素子であり、受信素子のインピーダンスは高いですが発生電圧はそれほど低くなく、簡単なバッファーアンプで増幅したのち、波形を成型してからCPUのI/Oに接続できます。

また、発信側も電力は不要で、CPUのI/O端子に(アッテネータを介して)直接接続することができます。

超音波センサーは発信側と受信側が対で必要ですが、送信素子は受信素子としても作動するため、動作が回帰反射型、物体反射型の場合、超音波センサーは一つの素子で送受信ができ、回路自体が簡単になります。

なお、透過型で使用する場合、送信素子と受信素子は別々に設置することが必要です。

超音波センサーを使った回路

超音波センサーの発信素子側の駆動電圧は一般的に数Vp-pなので(耐圧は数十Vあります)、CPUのI/O端子に直接接続できます(必要であれば、アッテネータを挿入してレベル調整をしてください)。

また、受信素子で受信した信号はロジックレベルには届かないため、バッファアンプ、検波器、コンパレータでデジタル信号に変換してからCPUで演算処理を行います。

なお、一般的な超音波センサーの共振周波数は40kHzです。

超音波センサーの精度

波を利用した距離計の場合、「一般的にその精度は波長くらい」とされており、40kHz超音波を用いる場合、精度は10mm程度となります。 これは受信素子に戻ってきた超音波パルスの波形が対象物までの距離や対象物の状態によって異なるため、受信を判定する閾値までの時間が不定となり、測定値にバラツキが出てくるためです。 これに対して受信素子に戻ってきた超音波パルスの検出ポイントを最適化することで(0クロス点で検出する)、測定誤差を0.1ミリの桁まで精度を上げることができます。

参考文献
https://www.keyence.co.jp/ss/products/sensor/sensorbasics/us_comparison.jsp
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jime1966/17/4/17_4_276/_pdf
https://www.bannerengineering.com/jp/ja/company/expert-insights/ultrasonic-sensors-101.html
https://www.keyence.co.jp/ss/products/sensor/sensorbasics/us_info.jsp http://ww1.microchip.com/downloads/jp/AppNotes/00001536B_JP.pdf
https://www.murata.com/ja-jp/products/sensor/ultrasonic/overview/open
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjspe1933/51/6/51_6_1238/_pdf

超音波センサーのメーカー情報

超音波センサーのメーカー23社一覧


超音波センサーのメーカーランキング

社員数の規模

  1. 1 株式会社村田製作所
  2. 2 オムロン株式会社
  3. 3 Rockwell Automation, Inc.

設立年の新しい会社

  1. 1 ナブテスコ株式会社
  2. 2 オーミック電子株式会社
  3. 3 ジック株式会社

歴史のある会社

  1. 1 Rockwell Automation, Inc.
  2. 2 株式会社タムラ製作所
  3. 3 ハヤシレピック株式会社

超音波センサー4選

開放型超音波センサ

株式会社村田製作所 開放型超音波センサ 画像出典: 株式会社村田製作所公式サイト

特徴

村田製作所が扱う開放型超音波センサは、金属板と圧電セラミックスを貼り合わせた構造の振動子に共振子を結合した複合振動体をベースに弾性固定し、ケースに収納した構造となっていることが特徴です。

開放型超音波センサに求められる音圧に重点を置いて開発されたセンサとなっています。共振子が超音波を効率的に空中へ放射させ、空中からの超音波もより多く集約するためのロート構造となっていることが製品の特徴です。

開放型超音波センサーのラインナップは3種類あり、音圧や感度といったセンサー特性、使用環境による特性などを考慮して最適なものを選択が可能です。

株式会社村田製作所の会社概要

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デジタル超音波センサ  FW シリーズ

株式会社キーエンス

特徴

FWシリーズはキーエンス社の超音波センサで、従来の反射型光電センサが苦手としていた金属、ガラス、液面などのワーク検出を可能にしました。

N.O.D.(Nearest Object Detection)機能によって、最も近くにあるワークだけを検出を可能にし、バックグラウンドの状態を気にせず利用できることができます。

また、業界初の技術として新アルゴリズムのA.W.S.(Active Wave Stabilizer)を導入しており、ワークのばたつきや外乱の影響を回避し、高い安定性を得ています。加えて、CEマーキングとUL認定も取得しており、高い信頼性も兼ね備えています。

センサ自身が強力な超音波により振動しており、汚染物の付着に強く、多少の埃があっても貫通して検出が可能であるため、耐環境性が求められる環境でも使用できる現場の声に応えます。

株式会社キーエンスの会社概要

  • 会社所在地: 大阪府大阪市東淀川区東中島1-3-14
  • URL: https://www.keyence.co.jp
  • 創業: 1974年
  • 従業員数: 8,419人
  • 資本金: 30,600,000,000円

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UR 18 シリーズ

ハヤシレピック株式会社 UR 18 シリーズ 画像出典: ハヤシレピック株式会社公式サイト

特徴

UR18シリーズは、新開発された材料、スレンダー音波を採用した小型の超音波センサーです。

新開発の材料を採用したため、従来の超音波センサーより防水適性と耐久性が格段に向上しています。さらに、スレンダー音波を使用することによって、より確実な検出が可能になっています。

小型でありながら検出距離が長く、その距離は1000mmまで使用可能となっています。アンプ内蔵型のセンサーであるため、取り扱いが容易であるということも特徴のひとつです。

超音波センサーとしての型式としても複数あるため、用途に合わせて選択することも可能です。

ハヤシレピック株式会社の会社概要

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E4C-UDA

オムロン株式会社 E4C-UDA 画像出典: オムロン株式会社公式サイト

特徴

E4C-UDAは(株)omronが製造しているデジタルアンプ分離式超音波センサです。

色、透明度、材料(金属や非金属)による影響を受けないため、様々なシチュエーションで利用可能であることに加え、ワークの有無や背景の影響除去を簡単にできるティーチング機能を搭載しています。さらに、検出物質の距離と、検出位置(しきい値)がデジタル表示でわかります。

形状もM18の小型円柱ヘッドやサイドビュータイプも品揃えしており、様々な場所、用途での利用が可能であり、現場の要望に答えます。

オムロン株式会社の会社概要

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超音波センサーの65製品一覧

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