Obvod lze také použít k měření vzdáleností mezi dvěma povrchy nebo stěnami.
Základní pracovní
Ultrazvuky jsou součástí spektra zvuků, které jsou pro lidské ucho neslyšitelné kvůli jejich frekvenci, která je vyšší než 25 kHz. Jsou to však skutečně zvukové vlny, jejichž změny v kompresi se šíří z jednoho média do druhého stejnou rychlostí jako slyšitelný zvuk.
Je třeba poznamenat, že tato rychlost je 330 m/s při teplotě kolem 20 stupňů Celsia. Vzdálenost mezi dvěma po sobě jdoucími tlakovými maximy se nazývá vlnová délka a závisí především na frekvenci ultrazvuků.
V této aplikaci je frekvence 40 kHz, což odpovídá periodě 25 mikrosekund. Výsledkem je, že vlnová délka (λ) je dána vzorcem λ = V × T, což je přibližně 8,25 mm při 20 °C.
Podobně jako zvuk se ultrazvuk odráží od překážek. Přesným měřením času potřebného k tomu, aby se ultrazvukový signál pohyboval tam a zpět (ve formě echa) mezi bodem a překážkou, je snadné určit vzdálenost (d) mezi zdrojem a překážkou.
V tomto případě, pokud dt představuje naměřený čas, lze vztah zapsat jako 2d = V × dt, z čehož lze odvodit hodnotu d. Právě tato vlastnost ultrazvuků je využívána v obvodu elektronické měřicí pásky popsané v tomto článku.
Schémata obvodů
Princip fungování
Zařízení se skládá z ultrazvukového vysílače a přijímače ve formě kapsle, které jsou umístěny vedle sebe a směřují dolů.
Jsou umístěny v rovině oddělené od země ve vzdálenosti 2 metrů. Ultrazvukové vlny se odrážejí od lebky jedince, jehož velikost chceme změřit.
Tyto signály jsou vydávány periodicky.
Časoměrné zařízení měří čas a tím i vzdálenost mezi polohovou rovinou ultrazvukových měničů a lebkou jedince.
Tato vzdálenost, určená proporcionálním počítáním času, se odečítá od 2 metrů.
Například, pokud je tato vzdálenost 17 cm, jedinec má výšku 1,83 m.
Ukazatel výšky je přímo čitelný prostřednictvím tří 7segmentových displejů umístěných před očima ve druhém krytu.
Zdroj napájení
Energie se odebírá ze sítě 220V přes transformátor aktivovaný spínačem I.
Na sekundární straně se získá střídavý potenciál 12V, který je usměrněn diodovým můstkem. Kondenzátor C1 provádí počáteční filtrování.
Na výstupu regulátoru 7809 je získán konstantní potenciál 9V a kondenzátor C2 zajišťuje dodatečné filtrování.
Kondenzátor C3 spojuje napájení se zbytkem obvodu.
Časová základna
Hradla NOR III a IV IC1 tvoří astabilní multivibrátor.
Takový obvod generuje na svém výstupu pulsy obdélníkové vlny, přičemž perioda je primárně určena hodnotami R2 a C4.
V tomto případě je tato doba přibližně 0,5 sekundy.
Tvoří základ pro periodicitu měření.
Kondenzátor C5, rezistor R4 a dioda Dl tvoří časovací zařízení.
Na katodě D1 jsou každých 0,5 sekundy pozorovány krátké kladné pulzy, které jsou výsledkem rychlého nabíjení C5 až R4 během vzestupných hran signálů generovaných multivibrátorem.
Příkaz ultrazvukového signálu
Hradla NOR I a II IC1 jsou konfigurována jako monostabilní klopný obvod. Pro každý příkazový impuls je na výstupu tohoto klopného obvodu pozorován vysoký stav, jehož trvání je kalibrováno především hodnotami R10 a C7.
V této přihlášce je toto trvání nastaveno na 150 mikrosekund.
Periodická emise ultrazvuku
Brány NAND III a IV IC3 jsou nakonfigurovány jako příkazově řízený astabilní multivibrátor. Dokud zůstává řídicí vstup nízký, zůstává nízký i výstup.
Pokud je však na řídicím vstupu uveden vysoký stav, jsou na výstupu pozorovány pulsy obdélníkové vlny. Seřízením nastavitelné složky A1 se nastaví perioda těchto impulsů na 25 mikrosekund, což odpovídá frekvenci 40 kHz.
Převodník ultrazvukového vysílače, založený na piezoelektrické technologii, je připojen ke vstupům/výstupům brány NAND III.
Na svorkách tohoto převodníku jsou získávány pulsy obdélníkových vln o frekvenci 40 kHz, ale s amplitudou (tj. rozdílem mezi maximem a minimem) 18 V, což zvyšuje intenzitu ultrazvukového přenosu.
