Kretsen kan också användas för att mäta avstånd mellan två ytor eller väggar.
Grundläggande arbete
Ultraljud är en del av de ljud som är ohörbara för det mänskliga örat på grund av deras frekvens, som är högre än 25 kHz. Men de är verkligen ljudvågor vars variationer i kompression fortplantar sig från ett medium till ett annat med samma hastighet som hörbart ljud.
Det bör noteras att denna hastighet är 330 m/s vid cirka 20 grader Celsius. Avståndet mellan två på varandra följande tryckmaxima kallas våglängden, och det beror främst på frekvensen av ultraljud.
I föreliggande ansökan är frekvensen 40 kHz, vilket motsvarar en period av 25 mikrosekunder. Som ett resultat ges våglängden (λ) av formeln λ = V × T, vilket är ungefär 8,25 mm vid 20°C.
I likhet med ljud reflekterar ultraljud från hinder. Genom att noggrant mäta tiden det tar för en ultraljudssignal att färdas fram och tillbaka (i form av ett eko) mellan en punkt och ett hinder, är det lätt att bestämma avståndet (d) mellan källan och hindret.
I detta fall, om dt representerar den uppmätta tiden, kan sambandet skrivas som 2d = V × dt, från vilket värdet av d kan härledas. Det är denna egenskap hos ultraljud som utnyttjas i den elektroniska mätbandskretsen som beskrivs i den här artikeln.
Kretsdiagram
Verksamhetsprincip
En apparat består av en ultraljudssändare och mottagare, i form av en kapsel, placerad sida vid sida och vänd nedåt.
De är placerade i ett plan skilt från marken med ett avstånd på 2 meter. Ultraljudsvågor reflekteras från individens skalle, vars storlek vi vill mäta.
Dessa signaler sänds ut periodiskt.
En tidtagningsanordning mäter tiden, och därmed avståndet, mellan ultraljudsgivarnas positionsplan och individens skalle.
Detta avstånd, bestämt genom proportionell tidsräkning, subtraheras från 2 meter.
Till exempel, om detta avstånd är 17 cm, har individen en höjd på 1,83 m.
Höjdindikatorn är direkt avläsbar genom tre 7-segmentsdisplayer placerade framför ögonen, i en andra hölje.
Strömförsörjning
Energin hämtas från 220V-nätet genom en transformator som aktiveras av omkopplare I.
På sekundärsidan erhålls en alternerande potential på 12V, som likriktas av en diodbrygga. Kondensatorn Cl utför initial filtrering.
På utgången från en 7809-regulator erhålls en konstant potential på 9V, och kondensatorn C2 ger ytterligare filtrering.
Kondensatorn C3 kopplar strömförsörjningen till resten av kretsen.
Tidsbas
NOR-grindarna lll och IV hos IC1 bildar en astabil multivibrator.
En sådan krets genererar fyrkantsvågpulser på sin utgång, varvid perioden primärt bestäms av värdena på R2 och C4.
I det aktuella fallet är denna period cirka 0,5 sekunder.
Den ligger till grund för mätningarnas periodicitet.
Kondensatorn C5, motståndet R4 och dioden Dl utgör en tidsanordning.
På katoden av D1 observeras korta positiva pulser var 0,5:e sekund, som ett resultat av den snabba laddningen av C5 till R4 under de stigande kanterna på signalerna som genereras av multivibratorn.
Kommando för ultraljudssignalen
NOR-grindarna I och II hos IC1 är konfigurerade som en monostabil flip-flop. För varje kommandopuls observeras ett högt tillstånd vid utgången av denna vippa, vars varaktighet huvudsakligen kalibreras av värdena R10 och C7.
I föreliggande ansökan är denna varaktighet inställd på 150 mikrosekunder.
Periodisk emission av ultraljud
NAND-grindarna III och IV i IC3 är konfigurerade som en kommandodriven astabil multivibrator. Så länge styringången förblir låg, förblir utgången också låg.
Men om ett högt tillstånd presenteras vid styringången, observeras fyrkantsvågspulser vid utgången. Genom att justera den justerbara komponenten A1 sätts perioden för dessa pulser till 25 mikrosekunder, vilket motsvarar en frekvens på 40 kHz.
Ultraljudssändargivaren, baserad på piezoelektrisk teknologi, är ansluten till ingångarna/utgångarna på NAND-grinden III.
Vid terminalerna på denna omvandlare erhålls fyrkantsvågspulser av 40 kHz frekvens, men med en amplitud (dvs skillnaden mellan max och minimum) på 18V, vilket ökar intensiteten på ultraljudsöverföringen.
