Веригата може да се използва и за измерване на разстояния между две повърхности или стени.
Основна работа
Ултразвуците са част от обхвата на звуците, които не се чуват от човешкото ухо поради тяхната честота, която е по-висока от 25 kHz. Въпреки това, те наистина са звукови вълни, чиито вариации в компресията се разпространяват от една среда в друга със същата скорост като звуковия звук.
Трябва да се отбележи, че тази скорост е 330 m/s при около 20 градуса по Целзий. Разстоянието между два последователни максимума на налягането се нарича дължина на вълната и основно зависи от честотата на ултразвука.
В настоящото приложение честотата е 40 kHz, съответстваща на период от 25 микросекунди. В резултат на това дължината на вълната (λ) се дава по формулата λ = V × T, което е приблизително 8,25 mm при 20°C.
Подобно на звука, ултразвуците отразяват препятствията. Чрез точно измерване на времето, необходимо на ултразвуковия сигнал да пътува напред и назад (под формата на ехо) между точка и препятствие, е лесно да се определи разстоянието (d) между източника и препятствието.
В този случай, ако dt представлява измереното време, връзката може да бъде записана като 2d = V × dt, от което може да се изведе стойността на d. Именно това свойство на ултразвуците се използва във веригата на електронната измервателна лента, описана в тази статия.
Електрически схеми
Принцип на работа
Устройството се състои от ултразвуков предавател и приемник под формата на капсула, разположени един до друг и обърнати надолу.
Те са разположени в равнина, отдалечена от земята на разстояние 2 метра. Ултразвуковите вълни се отразяват от черепа на индивида, чийто размер искаме да измерим.
Тези сигнали се излъчват периодично.
Устройство за измерване на времето измерва времето и по този начин разстоянието между равнината на позицията на ултразвуковите преобразуватели и черепа на индивида.
Това разстояние, определено чрез пропорционално отчитане на времето, се изважда от 2 метра.
Например, ако това разстояние е 17 см, индивидът има височина 1,83 м.
Индикаторът за височина се чете директно чрез три 7-сегментни дисплея, разположени пред очите, във втори корпус.
Захранване
Енергията се черпи от мрежата 220V чрез трансформатор, активиран от ключ I.
От вторичната страна се получава променлив потенциал от 12V, който се изправя чрез диоден мост. Кондензаторът С1 извършва първоначално филтриране.
На изхода на регулатор 7809 се получава постоянен потенциал от 9V, а кондензаторът C2 осигурява допълнително филтриране.
Кондензаторът C3 свързва захранването към останалата част от веригата.
Времева база
NOR портите lll и IV на IC1 образуват нестабилен мултивибратор.
Такава верига генерира импулси с квадратна вълна на своя изход, като периодът се определя основно от стойностите на R2 и C4.
В настоящия случай този период е приблизително 0,5 секунди.
Той формира основата за периодичността на измерванията.
Кондензаторът C5, резисторът R4 и диодът D1 представляват устройство за синхронизиране.
На катода на D1 се наблюдават кратки положителни импулси на всеки 0,5 секунди, в резултат на бързото зареждане на C5 през R4 по време на нарастващите фронтове на сигналите, генерирани от мултивибратора.
Управление на ултразвуковия сигнал
NOR портите I и II на IC1 са конфигурирани като моностабилен тригер. За всеки команден импулс се наблюдава високо състояние на изхода на този тригер, чиято продължителност основно се калибрира от стойностите на R10 и C7.
В настоящото приложение тази продължителност е зададена на 150 микросекунди.
Периодично излъчване на ултразвук
NAND портите III и IV на IC3 са конфигурирани като управляван от команди нестабилен мултивибратор. Докато управляващият вход остава нисък, изходът също остава нисък.
Въпреки това, ако на управляващия вход е представено високо състояние, на изхода се наблюдават импулси с квадратна вълна. Чрез регулиране на регулируемия компонент A1 периодът на тези импулси се настройва на 25 микросекунди, което съответства на честота от 40 kHz.
Преобразувателят на ултразвуковия предавател, базиран на пиезоелектрична технология, е свързан към входовете/изходите на NAND gate III.
На клемите на този преобразувател се получават правоъгълни импулси с честота 40 kHz, но с амплитуда (т.е. разликата между максимума и минимума) от 18V, което увеличава интензитета на ултразвуковото предаване.
