Litar juga boleh digunakan untuk mengukur jarak antara dua permukaan atau dinding.
Kerja Asas
Ultrasound adalah sebahagian daripada julat bunyi yang tidak dapat didengari oleh telinga manusia kerana frekuensinya, iaitu lebih tinggi daripada 25 kHz. Walau bagaimanapun, ia sememangnya gelombang bunyi yang variasi dalam mampatan merambat dari satu medium ke medium lain pada kelajuan yang sama seperti bunyi yang boleh didengar.
Perlu diingatkan bahawa kelajuan ini ialah 330 m/s pada sekitar 20 darjah Celsius. Jarak antara dua maksimum tekanan berturut-turut dipanggil panjang gelombang, dan ia bergantung terutamanya pada kekerapan ultrasound.
Dalam aplikasi sekarang, kekerapan ialah 40 kHz, sepadan dengan tempoh 25 mikrosaat. Akibatnya, panjang gelombang (λ) diberikan oleh formula λ = V × T, iaitu lebih kurang 8.25 mm pada 20°C.
Sama seperti bunyi, ultrasound mencerminkan halangan. Dengan mengukur dengan tepat masa yang diperlukan untuk isyarat ultrasonik bergerak ke sana ke mari (dalam bentuk gema) antara titik dan halangan, adalah mudah untuk menentukan jarak (d) antara punca dan halangan.
Dalam kes ini, jika dt mewakili masa yang diukur, hubungan itu boleh ditulis sebagai 2d = V × dt, dari mana nilai d boleh diperolehi. Sifat ultrasound inilah yang dieksploitasi dalam litar pita pengukur elektronik yang diterangkan dalam artikel ini.
Gambarajah Litar
Prinsip Operasi
Peranti terdiri daripada pemancar dan penerima ultrasonik, dalam bentuk kapsul, diletakkan bersebelahan dan menghadap ke bawah.
Mereka terletak dalam satah yang dipisahkan dari tanah dengan jarak 2 meter. Gelombang ultrabunyi dipantulkan dari tengkorak individu, yang saiznya ingin kita ukur.
Isyarat ini dipancarkan secara berkala.
Peranti pemasaan mengukur masa, dan dengan itu jarak, antara satah kedudukan transduser ultrasonik dan tengkorak individu.
Jarak ini, ditentukan oleh pengiraan masa berkadar, ditolak daripada 2 meter.
Sebagai contoh, jika jarak ini ialah 17cm, individu itu mempunyai ketinggian 1.83m.
Penunjuk ketinggian boleh dibaca terus melalui tiga paparan 7-segmen yang diletakkan di hadapan mata, dalam kandang kedua.
Bekalan Kuasa
Tenaga diambil dari sesalur kuasa 220V melalui pengubah yang diaktifkan oleh suis I.
Di bahagian kedua, potensi ulang-alik 12V diperolehi, yang diperbetulkan oleh jambatan diod. Kapasitor C1 melakukan penapisan awal.
Pada output pengawal selia 7809, potensi berterusan 9V diperoleh, dan kapasitor C2 menyediakan penapisan tambahan.
Kapasitor C3 menggandingkan bekalan kuasa ke seluruh litar.
Pangkalan Masa
Gerbang NOR lll dan IV IC1 membentuk multivibrator astabil.
Litar sedemikian menghasilkan denyutan gelombang persegi pada outputnya, dengan tempoh ditentukan terutamanya oleh nilai R2 dan C4.
Dalam kes ini, tempoh ini adalah lebih kurang 0.5 saat.
Ia menjadi asas kepada keberkalaan pengukuran.
Kapasitor C5, perintang R4, dan diod D1 membentuk peranti pemasaan.
Pada katod D1, denyutan positif ringkas diperhatikan setiap 0.5 saat, terhasil daripada pengecasan pantas C5 melalui R4 semasa tepi menaik isyarat yang dihasilkan oleh multivibrator.
Perintah isyarat ultrasonik
Gerbang NOR I dan II IC1 dikonfigurasikan sebagai flip-flop monostabil. Bagi setiap nadi arahan, keadaan tinggi diperhatikan pada output flip-flop ini, tempohnya ditentukur terutamanya oleh nilai R10 dan C7.
Dalam aplikasi sekarang, tempoh ini ditetapkan kepada 150 mikrosaat.
Pembebasan berkala ultrasound
Gerbang NAND III dan IV IC3 dikonfigurasikan sebagai multivibrator astabil dipacu arahan. Selagi input kawalan kekal rendah, output kekal rendah juga.
Walau bagaimanapun, jika keadaan tinggi ditunjukkan pada input kawalan, denyutan gelombang persegi diperhatikan pada output. Dengan melaraskan komponen boleh laras A1, tempoh denyutan ini ditetapkan kepada 25 mikrosaat, yang sepadan dengan frekuensi 40 kHz.
Transduser pemancar ultrasonik, berdasarkan teknologi piezoelektrik, disambungkan kepada input/output gerbang NAND III.
Pada terminal transduser ini, denyutan gelombang persegi frekuensi 40 kHz diperolehi, tetapi dengan amplitud (iaitu, perbezaan antara maksimum dan minimum) 18V, yang meningkatkan keamatan penghantaran ultrasonik.
