Ahelat saab kasutada ka kahe pinna või seina vaheliste kauguste mõõtmiseks.
Põhiline töö
Ultrahelid kuuluvad helide hulka, mis on inimkõrvale kuulmatud nende sageduse tõttu, mis on suurem kui 25 kHz. Kuid need on tõepoolest helilained, mille kokkusurumise variatsioonid levivad ühest keskkonnast teise sama kiirusega kui kuuldav heli.
Tuleb märkida, et see kiirus on umbes 20 kraadi Celsiuse järgi 330 m/s. Kahe järjestikuse rõhumaksimumi vahelist kaugust nimetatakse lainepikkuseks ja see sõltub eelkõige ultraheli sagedusest.
Käesolevas rakenduses on sagedus 40 kHz, mis vastab 25 mikrosekundilisele perioodile. Selle tulemusena saadakse lainepikkus (λ) valemiga λ = V × T, mis on 20 °C juures ligikaudu 8,25 mm.
Sarnaselt heliga peegeldavad ultrahelid takistusi. Mõõtes täpselt aega, mis kulub ultrahelisignaali edasi-tagasi liikumiseks (kaja kujul) punkti ja takistuse vahel, on lihtne määrata allika ja takistuse vahelist kaugust (d).
Sel juhul, kui dt tähistab mõõdetud aega, saab seose kirjutada kujul 2d = V × dt, millest saab tuletada d väärtuse. Just seda ultraheli omadust kasutatakse ära käesolevas artiklis kirjeldatud elektroonilises mõõdulindi vooluringis.
Vooluahela skeemid
Tööpõhimõte
Seade koosneb kapsli kujul olevast ultrahelisaatjast ja vastuvõtjast, mis on paigutatud kõrvuti ja suunatud allapoole.
Need asuvad tasapinnal, mis on maapinnast 2 meetri kaugusel eraldatud. Ultrahelilained peegelduvad inimese koljult, mille suurust soovime mõõta.
Need signaalid väljastatakse perioodiliselt.
Ajastusseade mõõdab aega ja seega ka kaugust ultraheliandurite asenditasandi ja inimese kolju vahel.
See kaugus, mis määratakse proportsionaalse ajalugemise teel, lahutatakse 2 meetrist.
Näiteks kui see vahemaa on 17 cm, on inimese pikkus 1,83 m.
Kõrgusnäidik on otse loetav kolme 7-segmendilise ekraani kaudu, mis on paigutatud silmade ette teises korpuses.
Toiteallikas
Energiat ammutatakse 220 V võrgust lüliti I abil aktiveeritava trafo kaudu.
Sekundaarsel küljel saadakse 12 V vahelduv potentsiaal, mis alaldatakse dioodsillaga. Kondensaator C1 teostab esialgset filtreerimist.
Regulaatori 7809 väljundis saadakse konstantne potentsiaal 9 V ja kondensaator C2 pakub täiendavat filtreerimist.
Kondensaator C3 ühendab toiteallika ülejäänud ahelaga.
Ajabaas
IC1 NOR väravad III ja IV moodustavad stabiilse multivibraatori.
Selline ahel genereerib oma väljundis ruutlaine impulsse, mille perioodi määravad peamiselt R2 ja C4 väärtused.
Käesoleval juhul on see ajavahemik ligikaudu 0,5 sekundit.
See on aluseks mõõtmiste perioodilisusele.
Kondensaator C5, takisti R4 ja diood D1 moodustavad ajastusseadme.
D1 katoodil täheldatakse iga 0,5 sekundi järel lühikesi positiivseid impulsse, mis tulenevad C5 kuni R4 kiirest laadimisest multivibraatori genereeritud signaalide tõusvate servade ajal.
Ultraheli signaali käsk
IC1 NOR-väravad I ja II on konfigureeritud monostabiilse flip-flopina. Iga käsuimpulsi puhul täheldatakse selle flip-flopi väljundis kõrget olekut, mille kestus on peamiselt kalibreeritud väärtustega R10 ja C7.
Käesolevas rakenduses on see kestus seatud 150 mikrosekundile.
Ultraheli perioodiline emissioon
IC3 NAND-väravad III ja IV on konfigureeritud käsupõhiseks stabiilseks multivibraatoriks. Kuni juhtsisend jääb madalaks, jääb ka väljund madalaks.
Kui aga juhtsisendis on kõrge olek, vaadeldakse väljundis ruutlaine impulsse. Reguleeritava komponendi A1 reguleerimisega seatakse nende impulsside perioodiks 25 mikrosekundit, mis vastab sagedusele 40 kHz.
Piesoelektrilisel tehnoloogial põhinev ultrahelisaatja muundur on ühendatud NAND-värava III sisendite/väljunditega.
Selle muunduri klemmides saadakse ruutlaine impulsid sagedusega 40 kHz, kuid amplituudiga (st maksimumi ja miinimumi vahe) on 18 V, mis suurendab ultraheli ülekande intensiivsust.
