Grandinė taip pat gali būti naudojama atstumams tarp dviejų paviršių ar sienų matuoti.
Pagrindinis darbas
Ultragarsas yra dalis garsų diapazono, kurie žmogaus ausiai negirdimi dėl savo dažnio, didesnio nei 25 kHz. Tačiau tai iš tiesų yra garso bangos, kurių suspaudimo kitimai sklinda iš vienos terpės į kitą tokiu pat greičiu kaip ir girdimas garsas.
Reikėtų pažymėti, kad šis greitis yra 330 m/s esant maždaug 20 laipsnių Celsijaus. Atstumas tarp dviejų iš eilės einančių slėgio maksimumų vadinamas bangos ilgiu ir pirmiausia priklauso nuo ultragarso dažnio.
Šioje programoje dažnis yra 40 kHz, atitinkantis 25 mikrosekundžių periodą. Dėl to bangos ilgis (λ) gaunamas pagal formulę λ = V × T, kuri yra maždaug 8,25 mm esant 20 °C temperatūrai.
Panašiai kaip garsas, ultragarsas atspindi kliūtis. Tiksliai išmatavus laiką, per kurį ultragarsinis signalas nukeliauja pirmyn ir atgal (aido pavidalu) tarp taško ir kliūties, nesunku nustatyti atstumą (d) tarp šaltinio ir kliūties.
Šiuo atveju, jei dt reiškia išmatuotą laiką, ryšį galima užrašyti kaip 2d = V × dt, iš kurio galima išvesti d reikšmę. Būtent ši ultragarso savybė išnaudojama šiame straipsnyje aprašytoje elektroninės matavimo juostos grandinėje.
Grandinių schemos
Veikimo principas
Prietaisą sudaro kapsulės pavidalo ultragarsinis siųstuvas ir imtuvas, išdėstyti vienas šalia kito ir nukreipti žemyn.
Jie yra plokštumoje, atskirtoje nuo žemės 2 metrų atstumu. Ultragarso bangos atsispindi nuo asmens kaukolės, kurios dydį norime išmatuoti.
Šie signalai skleidžiami periodiškai.
Laiko nustatymo įtaisas matuoja laiką, taigi ir atstumą tarp ultragarsinių keitiklių padėties plokštumos ir asmens kaukolės.
Šis atstumas, nustatytas proporcingai skaičiuojant laiką, atimamas iš 2 metrų.
Pavyzdžiui, jei šis atstumas yra 17 cm, asmens ūgis yra 1,83 m.
Aukščio indikatorius yra tiesiogiai nuskaitomas per tris 7 segmentų ekranus, esančius prieš akis, antrame korpuse.
Maitinimo šaltinis
Energija paimama iš 220 V tinklo per transformatorių, įjungiamą jungikliu I.
Antrinėje pusėje gaunamas 12V kintamasis potencialas, kuris ištaisomas diodiniu tilteliu. Kondensatorius C1 atlieka pradinį filtravimą.
7809 reguliatoriaus išvestyje gaunamas pastovus 9V potencialas, o kondensatorius C2 suteikia papildomą filtravimą.
Kondensatorius C3 sujungia maitinimo šaltinį su likusia grandinės dalimi.
Laiko bazė
IC1 NOR vartai III ir IV sudaro stabilų multivibratorių.
Tokia grandinė savo išvestyje generuoja kvadratinės bangos impulsus, kurių laikotarpį pirmiausia lemia R2 ir C4 reikšmės.
Šiuo atveju šis laikotarpis yra maždaug 0,5 sekundės.
Tai sudaro matavimų periodiškumo pagrindą.
Kondensatorius C5, rezistorius R4 ir diodas D1 sudaro laiko nustatymo įtaisą.
Ant D1 katodo trumpi teigiami impulsai stebimi kas 0,5 sekundės, atsirandantys dėl greito C5 iki R4 įkrovimo, kylant multivibratoriaus generuojamų signalų kraštams.
Ultragarso signalo valdymas
IC1 NOR vartai I ir II yra sukonfigūruoti kaip monostabilūs šleifai. Kiekvienam komandos impulsui šio šliaužiklio išvestyje stebima aukšta būsena, kurios trukmę daugiausia kalibruoja R10 ir C7 reikšmės.
Šioje programoje ši trukmė nustatyta į 150 mikrosekundžių.
Periodinė ultragarso emisija
IC3 III ir IV NAND vartai sukonfigūruoti kaip komandomis valdomas stabilus multivibratorius. Kol valdymo įvestis išlieka žema, išėjimas taip pat išlieka žemas.
Tačiau jei valdymo įėjime pateikiama aukšta būsena, išėjime stebimi kvadratinės bangos impulsai. Reguliuojant reguliuojamą komponentą A1, šių impulsų periodas nustatomas į 25 mikrosekundes, o tai atitinka 40 kHz dažnį.
Ultragarso siųstuvo keitiklis, pagrįstas pjezoelektrine technologija, yra prijungtas prie NAND vartų III įėjimų/išėjimų.
Šio keitiklio gnybtuose gaunami 40 kHz dažnio kvadratinės bangos impulsai, kurių amplitudė (t.y. skirtumas tarp didžiausio ir mažiausio) yra 18V, o tai padidina ultragarso perdavimo intensyvumą.
