Kretsen kan også brukes til å måle avstander mellom to overflater eller vegger.
Grunnleggende arbeid
Ultralyd er en del av utvalget av lyder som er uhørbare for det menneskelige øret på grunn av deres frekvens, som er høyere enn 25 kHz. Imidlertid er de virkelig lydbølger hvis variasjoner i kompresjon forplanter seg fra et medium til et annet med samme hastighet som hørbar lyd.
Det skal bemerkes at denne hastigheten er 330 m/s ved rundt 20 grader Celsius. Avstanden mellom to påfølgende trykkmaksima kalles bølgelengden, og den avhenger først og fremst av frekvensen av ultralyd.
I foreliggende søknad er frekvensen 40 kHz, tilsvarende en periode på 25 mikrosekunder. Som et resultat er bølgelengden (λ) gitt av formelen λ = V × T, som er omtrent 8,25 mm ved 20°C.
I likhet med lyd reflekterer ultralyd fra hindringer. Ved å nøyaktig måle tiden det tar for et ultralydsignal å bevege seg frem og tilbake (i form av et ekko) mellom et punkt og en hindring, er det enkelt å bestemme avstanden (d) mellom kilden og hindringen.
I dette tilfellet, hvis dt representerer den målte tiden, kan forholdet skrives som 2d = V × dt, hvorfra verdien av d kan utledes. Det er denne egenskapen til ultralyd som utnyttes i den elektroniske målebåndkretsen beskrevet i denne artikkelen.
Kretsdiagrammer
Driftsprinsipp
En enhet består av en ultralydsender og mottaker, i form av en kapsel, plassert side ved side og vendt nedover.
De er plassert i et plan atskilt fra bakken med en avstand på 2 meter. Ultralydbølger reflekteres av individets hodeskalle, hvis størrelse vi ønsker å måle.
Disse signalene sendes ut med jevne mellomrom.
En tidsinnretning måler tiden, og dermed avstanden, mellom posisjonsplanet til ultralydtransduserne og individets hodeskalle.
Denne avstanden, bestemt ved proporsjonal tidstelling, trekkes fra 2 meter.
For eksempel, hvis denne avstanden er 17 cm, har personen en høyde på 1,83 m.
Høydeindikatoren er direkte lesbar gjennom tre 7-segments displayer plassert foran øynene, i en andre innkapsling.
Strømforsyning
Energien hentes fra 220V-nettet gjennom en transformator som aktiveres av bryter I.
På sekundærsiden oppnås et vekselpotensial på 12V, som likerettes av en diodebro. Kondensatoren C1 utfører innledende filtrering.
På utgangen til en 7809-regulator oppnås et konstant potensial på 9V, og kondensatoren C2 gir ekstra filtrering.
Kondensatoren C3 kobler strømforsyningen til resten av kretsen.
Tidsbase
NOR-portene lll og IV til IC1 danner en astabil multivibrator.
En slik krets genererer firkantbølgepulser på utgangen, med perioden primært bestemt av verdiene til R2 og C4.
I dette tilfellet er denne perioden omtrent 0,5 sekunder.
Den danner grunnlaget for periodisiteten til målingene.
Kondensatoren C5, motstanden R4 og dioden D1 utgjør en tidsinnretning.
På katoden til D1 observeres korte positive pulser hvert 0,5 sekund, som følge av hurtigladingen av C5 til R4 under de stigende kantene til signalene generert av multivibratoren.
Kommando over ultralydsignalet
NOR-portene I og II til IC1 er konfigurert som en monostabil flip-flop. For hver kommandopuls observeres en høy tilstand ved utgangen av denne flip-flop, hvis varighet hovedsakelig er kalibrert av verdiene til R10 og C7.
I foreliggende søknad er denne varigheten satt til 150 mikrosekunder.
Periodisk utslipp av ultralyd
NAND-portene III og IV til IC3 er konfigurert som en kommandodrevet astabil multivibrator. Så lenge kontrollinngangen forblir lav, forblir utgangen også lav.
Imidlertid, hvis en høy tilstand presenteres ved kontrollinngangen, observeres firkantbølgepulser ved utgangen. Ved å justere den justerbare komponenten A1 settes perioden for disse pulsene til 25 mikrosekunder, som tilsvarer en frekvens på 40 kHz.
Ultralydsendertransduseren, basert på piezoelektrisk teknologi, er koblet til inngangene/utgangene til NAND-porten III.
Ved terminalene til denne transduseren oppnås firkantbølgepulser på 40 kHz frekvens, men med en amplitude (dvs. forskjellen mellom maksimum og minimum) på 18V, noe som øker intensiteten til ultralydoverføringen.
