Kredsløbet kan også bruges til at måle afstande mellem to overflader eller vægge.
Grundlæggende arbejde
Ultralyd er en del af rækken af lyde, der er uhørlige for det menneskelige øre på grund af deres frekvens, som er højere end 25 kHz. Men de er faktisk lydbølger, hvis variationer i kompression forplanter sig fra et medium til et andet med samme hastighed som hørbar lyd.
Det skal bemærkes, at denne hastighed er 330 m/s ved omkring 20 grader Celsius. Afstanden mellem to på hinanden følgende trykmaksima kaldes bølgelængden, og den afhænger primært af frekvensen af ultralyd.
I den foreliggende ansøgning er frekvensen 40 kHz, svarende til en periode på 25 mikrosekunder. Som et resultat er bølgelængden (λ) givet ved formlen λ = V × T, som er cirka 8,25 mm ved 20°C.
På samme måde som lyd reflekterer ultralyd forhindringer. Ved nøjagtigt at måle den tid, det tager for et ultralydssignal at rejse frem og tilbage (i form af et ekko) mellem et punkt og en forhindring, er det nemt at bestemme afstanden (d) mellem kilden og forhindringen.
I dette tilfælde, hvis dt repræsenterer den målte tid, kan forholdet skrives som 2d = V × dt, hvorfra værdien af d kan udledes. Det er denne egenskab ved ultralyd, der udnyttes i det elektroniske målebåndskredsløb beskrevet i denne artikel.
Kredsløbsdiagrammer
Driftsprincip
En enhed består af en ultralydssender og -modtager i form af en kapsel, der er placeret side om side og vender nedad.
De er placeret i et plan adskilt fra jorden med en afstand på 2 meter. Ultralydsbølger reflekteres fra individets kranium, hvis størrelse vi ønsker at måle.
Disse signaler udsendes periodisk.
En timing-enhed måler tiden og dermed afstanden mellem ultralydstransducernes positionsplan og individets kranium.
Denne afstand, bestemt ved proportional tidstælling, trækkes fra 2 meter.
For eksempel, hvis denne afstand er 17 cm, har personen en højde på 1,83 m.
Højdeindikatoren kan læses direkte gennem tre 7-segment displays placeret foran øjnene, i et andet kabinet.
Strømforsyning
Energien trækkes fra 220V-nettet gennem en transformer aktiveret af kontakt I.
På sekundærsiden opnås et vekselpotentiale på 12V, som ensrettes af en diodebro. Kondensatoren C1 udfører indledende filtrering.
På udgangen af en 7809 regulator opnås et konstant potentiale på 9V, og kondensatoren C2 giver yderligere filtrering.
Kondensatoren C3 kobler strømforsyningen til resten af kredsløbet.
Tidsbase
NOR-portene lll og IV af IC1 danner en astabil multivibrator.
Et sådant kredsløb genererer firkantbølgeimpulser på sin udgang, hvor perioden primært bestemmes af værdierne af R2 og C4.
I det foreliggende tilfælde er denne periode cirka 0,5 sekunder.
Det danner grundlag for målingernes periodicitet.
Kondensatoren C5, modstanden R4 og dioden D1 udgør en tidsanordning.
På katoden af D1 observeres korte positive impulser hvert 0,5 sekund, som følge af den hurtige opladning af C5 til R4 under de stigende kanter af signalerne genereret af multivibratoren.
Kommando af ultralydssignalet
NOR-portene I og II af IC1 er konfigureret som en monostabil flip-flop. For hver kommandoimpuls observeres en høj tilstand ved udgangen af denne flip-flop, hvis varighed hovedsageligt er kalibreret af værdierne R10 og C7.
I den foreliggende ansøgning er denne varighed sat til 150 mikrosekunder.
Periodisk udsendelse af ultralyd
NAND-portene III og IV i IC3 er konfigureret som en kommandodrevet astabil multivibrator. Så længe kontrolindgangen forbliver lav, forbliver outputtet også lavt.
Men hvis en høj tilstand præsenteres ved kontrolindgangen, observeres firkantbølgeimpulser ved udgangen. Ved at justere den justerbare komponent A1 sættes perioden for disse impulser til 25 mikrosekunder, hvilket svarer til en frekvens på 40 kHz.
Ultralydstransduceren, baseret på piezoelektrisk teknologi, er forbundet til ind-/udgangene på NAND-porten III.
Ved terminalerne på denne transducer opnås firkantbølgeimpulser på 40 kHz frekvens, men med en amplitude (dvs. forskellen mellem maksimum og minimum) på 18V, hvilket øger intensiteten af ultralydstransmissionen.
