Коло електронске мерне траке помоћу ултразвука

Коло се такође може користити за мерење растојања између две површине или зида.

Басиц Воркинг

Ултразвук је део опсега звукова који су нечујни људском уху због своје фреквенције која је већа од 25 кХз. Међутим, они су заиста звучни таласи чије се варијације у компресији шире од једног медија до другог истом брзином као и звучни звук.

Треба напоменути да је ова брзина 330 м/с на око 20 степени Целзијуса. Растојање између два узастопна максимума притиска назива се таласна дужина и првенствено зависи од фреквенције ултразвука.

У овој апликацији, фреквенција је 40 кХз, што одговара периоду од 25 микросекунди. Као резултат, таласна дужина (λ) је дата формулом λ = В × Т, што је приближно 8,25 мм на 20°Ц.

Слично звуку, ултразвук се одбија од препрека. Прецизним мерењем времена које је потребно ултразвучном сигналу да путује напред-назад (у облику еха) између тачке и препреке, лако је одредити растојање (д) између извора и препреке.

У овом случају, ако дт представља измерено време, однос се може написати као 2д = В × дт, из чега се може извести вредност д. Управо ово својство ултразвука се користи у колу електронске мерне траке описаном у овом чланку.

Дијаграми кола

Принцип рада

Уређај се састоји од ултразвучног предајника и пријемника, у облику капсуле, постављених један поред другог и окренутих надоле.

Налазе се у равни одвојеној од земље на удаљености од 2 метра. Ултразвучни таласи се одбијају од лобање појединца, чију величину желимо да измеримо.

Ови сигнали се периодично емитују.

Уређај за мерење времена мери време, а тиме и растојање, између равни положаја ултразвучних претварача и лобање појединца.

Ово растојање, одређено пропорционалним бројањем времена, одузима се од 2 метра.

На пример, ако је ово растојање 17 цм, појединац има висину од 1,83 м.

Индикатор висине је директно читљив преко три 7-сегментна дисплеја постављена испред очију, у другом кућишту.

Напајање

Енергија се црпи из мреже од 220В преко трансформатора који се активира прекидачем И.

На секундарној страни се добија наизменични потенцијал од 12В који се исправља диодним мостом. Кондензатор Ц1 врши почетно филтрирање.

На излазу регулатора 7809 добија се константни потенцијал од 9В, а кондензатор Ц2 обезбеђује додатно филтрирање.

Кондензатор Ц3 повезује напајање са остатком кола.

Тиме Басе

НОР капије лллл и ИВ ИЦ1 формирају нестабилан мултивибратор.

Такво коло на свом излазу генерише импулсе правоугаоног таласа, при чему је период првенствено одређен вредностима Р2 и Ц4.

У овом случају, овај период је отприлике 0,5 секунди.

Он чини основу за периодичност мерења.

Кондензатор Ц5, отпорник Р4 и диода Д1 чине временски уређај.

На катоди Д1, кратки позитивни импулси се примећују сваких 0,5 секунди, као резултат брзог пуњења Ц5 кроз Р4 током растућих ивица сигнала које генерише мултивибратор.

Команда ултразвучног сигнала

НОР капије И и ИИ ИЦ1 су конфигурисане као моностабилни флип-флоп. За сваки командни импулс, високо стање се примећује на излазу овог флип-флопа, чије је трајање углавном калибрисано вредностима Р10 и Ц7.

У овој апликацији, ово трајање је постављено на 150 микросекунди.

Периодична емисија ултразвука

НАНД капије ИИИ и ИВ ИЦ3 су конфигурисане као нестабилни мултивибратор вођен командом. Све док контролни улаз остаје низак, излаз такође остаје низак.

Међутим, ако се на контролном улазу прикаже високо стање, на излазу се примећују импулси правоугаоног таласа. Подешавањем подесиве компоненте А1, период ових импулса је подешен на 25 микросекунди, што одговара фреквенцији од 40 кХз.

Ултразвучни предајник, базиран на пиезоелектричној технологији, повезан је са улазима/излазима НАНД капије ИИИ.

На терминалима овог претварача добијају се квадратни таласни импулси фреквенције 40 кХз, али са амплитудом (тј. разлика између максимума и минимума) од 18 В, што повећава интензитет ултразвучног преноса.