Krug se također može koristiti za mjerenje udaljenosti između dvije površine ili zidova.
Osnovni rad
Ultrazvuk je dio niza zvukova koji su nečujni ljudskom uhu zbog svoje frekvencije koja je veća od 25 kHz. Međutim, oni su doista zvučni valovi čije se varijacije u kompresiji šire iz jednog medija u drugi istom brzinom kao zvučni zvuk.
Treba napomenuti da je ta brzina 330 m/s na oko 20 stupnjeva Celzijusa. Udaljenost između dva uzastopna maksimuma tlaka naziva se valna duljina, a prvenstveno ovisi o frekvenciji ultrazvuka.
U ovoj aplikaciji, frekvencija je 40 kHz, što odgovara periodu od 25 mikrosekundi. Kao rezultat, valna duljina (λ) dana je formulom λ = V × T, što je približno 8,25 mm na 20°C.
Slično zvuku, ultrazvuk se odbija od prepreka. Točnim mjerenjem vremena koje je potrebno ultrazvučnom signalu da putuje naprijed-natrag (u obliku jeke) između točke i prepreke, lako je odrediti udaljenost (d) između izvora i prepreke.
U ovom slučaju, ako dt predstavlja izmjereno vrijeme, odnos se može napisati kao 2d = V × dt, iz čega se može izvesti vrijednost d. To je svojstvo ultrazvuka koje se iskorištava u krugu elektroničke mjerne trake opisanom u ovom članku.
Dijagrami strujnih krugova
Princip rada
Uređaj se sastoji od ultrazvučnog odašiljača i prijemnika, u obliku kapsule, postavljenih jedan pored drugog i okrenutih prema dolje.
Nalaze se u ravnini udaljenoj od tla na udaljenosti od 2 metra. Ultrazvučni valovi se odbijaju od lubanje pojedinca, čiju veličinu želimo izmjeriti.
Ovi se signali emitiraju povremeno.
Uređaj za mjerenje vremena mjeri vrijeme, a time i udaljenost, između ravnine položaja ultrazvučnih sondi i lubanje pojedinca.
Ova udaljenost, određena proporcionalnim računanjem vremena, oduzima se od 2 metra.
Na primjer, ako je ta udaljenost 17 cm, osoba je visoka 1,83 m.
Indikator visine je izravno čitljiv preko tri 7-segmentna zaslona smještena ispred očiju, u drugom kućištu.
Napajanje
Energija se crpi iz mreže od 220 V preko transformatora koji se aktivira prekidačem I.
Na sekundarnoj strani dobiva se izmjenični potencijal od 12V koji se ispravlja diodnim mostom. Kondenzator C1 vrši početno filtriranje.
Na izlazu regulatora 7809 dobiva se konstantni potencijal od 9V, a kondenzator C2 osigurava dodatno filtriranje.
Kondenzator C3 povezuje napajanje s ostatkom kruga.
Vremenska baza
NOR vrata lll i IV od IC1 tvore astabilni multivibrator.
Takav sklop generira pravokutne impulse na svom izlazu, s periodom prvenstveno određenom vrijednostima R2 i C4.
U ovom slučaju, ovo razdoblje je približno 0,5 sekundi.
On čini osnovu za periodičnost mjerenja.
Kondenzator C5, otpornik R4 i dioda D1 čine vremenski uređaj.
Na katodi D1 opažaju se kratki pozitivni impulsi svakih 0,5 sekundi, što je rezultat brzog punjenja C5 kroz R4 tijekom rastućih rubova signala koje generira multivibrator.
Upravljanje ultrazvučnim signalom
NOR vrata I i II od IC1 su konfigurirana kao monostabilni flip-flop. Za svaki naredbeni impuls, opaža se visoko stanje na izlazu ovog flip-flopa, čije je trajanje uglavnom kalibrirano vrijednostima R10 i C7.
U sadašnjoj aplikaciji ovo je trajanje postavljeno na 150 mikrosekundi.
Periodična emisija ultrazvuka
NAND vrata III i IV IC3 konfigurirana su kao astabilni multivibrator vođen naredbama. Sve dok upravljački ulaz ostaje nizak, izlaz također ostaje nizak.
Međutim, ako je na upravljačkom ulazu prikazano visoko stanje, na izlazu se opažaju pravokutni impulsi. Podešavanjem podesive komponente A1, period ovih impulsa je postavljen na 25 mikrosekundi, što odgovara frekvenciji od 40 kHz.
Pretvornik ultrazvučnog odašiljača, temeljen na piezoelektričnoj tehnologiji, povezan je s ulazima/izlazima NAND vrata III.
Na terminalima ovog pretvarača dobivaju se pravokutni impulsi frekvencije 40 kHz, ali s amplitudom (tj. razlikom između maksimuma i minimuma) od 18V, što povećava intenzitet ultrazvučnog prijenosa.
