Ķēdi var izmantot arī, lai izmērītu attālumus starp divām virsmām vai sienām.
Pamatdarbs
Ultraskaņas ir daļa no skaņu diapazona, kas cilvēka ausij nav dzirdams to frekvences dēļ, kas pārsniedz 25 kHz. Tomēr tie patiešām ir skaņas viļņi, kuru kompresijas variācijas izplatās no vienas vides uz otru ar tādu pašu ātrumu kā dzirdamā skaņa.
Jāpiebilst, ka šis ātrums ir 330 m/s pie aptuveni 20 grādiem pēc Celsija. Attālumu starp diviem secīgiem spiediena maksimumiem sauc par viļņa garumu, un tas galvenokārt ir atkarīgs no ultraskaņas frekvences.
Šajā pieteikumā frekvence ir 40 kHz, kas atbilst 25 mikrosekunžu periodam. Rezultātā viļņa garumu (λ) nosaka pēc formulas λ = V × T, kas ir aptuveni 8,25 mm pie 20°C.
Līdzīgi kā skaņa, ultraskaņa atstaro šķēršļus. Precīzi mērot laiku, kas nepieciešams ultraskaņas signālam, lai pārvietotos uz priekšu un atpakaļ (atbalss veidā) starp punktu un šķērsli, ir viegli noteikt attālumu (d) starp avotu un šķērsli.
Šajā gadījumā, ja dt apzīmē izmērīto laiku, attiecību var uzrakstīt kā 2d = V × dt, no kuras var iegūt d vērtību. Tieši šī ultraskaņas īpašība tiek izmantota šajā rakstā aprakstītajā elektroniskās mērlentes ķēdē.
Shēmas shēmas
Darbības princips
Ierīce sastāv no ultraskaņas raidītāja un uztvērēja kapsulas veidā, kas novietoti blakus un vērsti uz leju.
Tie atrodas plaknē, ko no zemes atdala 2 metru attālums. Ultraskaņas viļņi tiek atspoguļoti no indivīda galvaskausa, kura lielumu mēs vēlamies izmērīt.
Šie signāli tiek izstaroti periodiski.
Laika noteikšanas ierīce mēra laiku un tādējādi arī attālumu starp ultraskaņas devēju pozīcijas plakni un indivīda galvaskausu.
Šis attālums, kas noteikts ar proporcionālu laika skaitīšanu, tiek atņemts no 2 metriem.
Piemēram, ja šis attālums ir 17 cm, indivīda augstums ir 1,83 m.
Augstuma indikators ir tieši nolasāms, izmantojot trīs 7 segmentu displejus, kas novietoti acu priekšā, otrā korpusā.
Enerģijas padeve
Enerģija tiek ņemta no 220 V tīkla caur transformatoru, ko aktivizē slēdzis I.
Sekundārajā pusē tiek iegūts 12V maiņstrāvas potenciāls, ko iztaisno ar diodes tiltu. Kondensators C1 veic sākotnējo filtrēšanu.
Regulatora 7809 izejā tiek iegūts pastāvīgs 9 V potenciāls, un kondensators C2 nodrošina papildu filtrēšanu.
Kondensators C3 savieno barošanas avotu ar pārējo ķēdi.
Laika bāze
IC1 NOR vārti III un IV veido stabilu multivibratoru.
Šāda ķēde savā izejā ģenerē kvadrātviļņu impulsus, kuru periodu galvenokārt nosaka R2 un C4 vērtības.
Šajā gadījumā šis periods ir aptuveni 0,5 sekundes.
Tas veido pamatu mērījumu periodiskumam.
Kondensators C5, rezistors R4 un diode D1 veido laika noteikšanas ierīci.
Uz D1 katoda ik pēc 0,5 sekundēm tiek novēroti īsi pozitīvi impulsi, kas rodas no C5 līdz R4 ātras uzlādes multivibratora radīto signālu pieaugošo malu laikā.
Ultraskaņas signāla komanda
IC1 NOR vārti I un II ir konfigurēti kā monostabils flip-flop. Katram komandas impulsam šī flip-flop izejā tiek novērots augsts stāvoklis, kura ilgumu galvenokārt kalibrē R10 un C7 vērtības.
Šajā lietojumprogrammā šis ilgums ir iestatīts uz 150 mikrosekundēm.
Periodiska ultraskaņas emisija
IC3 NAND vārti III un IV ir konfigurēti kā ar komandu vadīts stabils multivibrators. Kamēr vadības ieeja ir zema, arī izeja paliek zema.
Tomēr, ja vadības ieejā tiek parādīts augsts stāvoklis, izejā tiek novēroti kvadrātveida viļņu impulsi. Regulējot regulējamo komponentu A1, šo impulsu periods tiek iestatīts uz 25 mikrosekundēm, kas atbilst 40 kHz frekvencei.
Ultraskaņas raidītāja pārveidotājs, kura pamatā ir pjezoelektriskā tehnoloģija, ir savienots ar NAND vārtu III ieejām/izejām.
Šī devēja spailēs tiek iegūti kvadrātveida viļņu impulsi ar frekvenci 40 kHz, bet ar amplitūdu (t.i., starpība starp maksimālo un minimālo) 18 V, kas palielina ultraskaņas pārraides intensitāti.
