Devre, iki yüzey veya duvar arasındaki mesafeleri ölçmek için de kullanılabilir.
Temel Çalışma
Ultrasonlar, 25 kHz'den daha yüksek frekansları nedeniyle insan kulağının duyamadığı ses aralığının bir parçasıdır. Bununla birlikte, bunlar gerçekten de sıkıştırmadaki varyasyonları işitilebilir sesle aynı hızda bir ortamdan diğerine yayılan ses dalgalarıdır.
Bu hızın 20 santigrat derece civarında 330 m/s olduğunu belirtmek gerekir. Ardışık iki basınç maksimumu arasındaki mesafe dalga boyu olarak adlandırılır ve öncelikle ultrasonların frekansına bağlıdır.
Mevcut başvuruda, frekans 40 kHz'dir ve 25 mikrosaniyelik bir süreye karşılık gelir. Sonuç olarak dalga boyu (λ), 20°C'de yaklaşık 8,25 mm olan λ = V × T formülüyle verilir.
Sese benzer şekilde, ultrasonlar engellerden yansır. Ultrasonik bir sinyalin bir nokta ve bir engel arasında gidip gelmesi için geçen süreyi (yankı şeklinde) doğru bir şekilde ölçerek, kaynak ile engel arasındaki mesafeyi (d) belirlemek kolaydır.
Bu durumda, dt ölçülen zamanı temsil ediyorsa, ilişki 2d = V × dt olarak yazılabilir ve buradan d'nin değeri türetilebilir. Bu makalede açıklanan elektronik ölçüm bandı devresinde yararlanılan ultrasonların bu özelliğidir.
Devre diyagramları
Çalışma Prensibi
Bir cihaz, yan yana yerleştirilmiş ve aşağı bakacak şekilde yerleştirilmiş bir kapsül şeklinde bir ultrasonik verici ve alıcıdan oluşur.
Yerden 2 metrelik bir mesafeyle ayrılmış bir düzlemde bulunurlar. Ultrason dalgaları, boyutunu ölçmek istediğimiz bireyin kafatasından yansır.
Bu sinyaller periyodik olarak yayınlanır.
Bir zamanlama cihazı, ultrasonik dönüştürücülerin konum düzlemi ile kişinin kafatası arasındaki zamanı ve dolayısıyla mesafeyi ölçer.
Orantılı zaman sayımı ile belirlenen bu mesafe 2 metreden çıkarılır.
Örneğin bu mesafe 17cm ise bireyin boyu 1.83m'dir.
Boy göstergesi, ikinci bir mahfaza içinde gözlerin önüne yerleştirilmiş üç adet 7 segmentli ekran aracılığıyla doğrudan okunabilir.
Güç kaynağı
Enerji, anahtar I tarafından etkinleştirilen bir transformatör aracılığıyla 220V şebekeden çekilir.
İkincil tarafta, bir diyot köprüsü ile düzeltilen 12V'luk alternatif bir potansiyel elde edilir. C1 kondansatörü ilk filtrelemeyi gerçekleştirir.
7809 regülatörünün çıkışında, 9V'luk sabit bir potansiyel elde edilir ve C2 kondansatörü ek filtreleme sağlar.
C3 kondansatörü, güç kaynağını devrenin geri kalanına bağlar.
Zaman Tabanı
IC1'in NOR kapıları III ve IV, kararsız bir multivibratör oluşturur.
Böyle bir devre, çıkışında öncelikle R2 ve C4 değerleri tarafından belirlenen süre ile kare dalga darbeleri üretir.
Mevcut durumda, bu süre yaklaşık 0,5 saniyedir.
Ölçümlerin periyodikliği için temel oluşturur.
Kondansatör C5, direnç R4 ve diyot D1 bir zamanlama cihazı oluşturur.
D1'in katodunda, multivibratör tarafından üretilen sinyallerin yükselen kenarları sırasında C5'ten R4'e hızlı şarjdan kaynaklanan, her 0,5 saniyede bir kısa pozitif darbeler gözlenir.
Ultrasonik sinyalin komutu
IC1'in NOR kapıları I ve II, tek kararlı bir flip-flop olarak yapılandırılmıştır. Her komut darbesi için, süresi esas olarak R10 ve C7 değerleri ile kalibre edilen bu flip-flop'un çıkışında bir yüksek durum gözlenir.
Mevcut uygulamada bu süre 150 mikrosaniye olarak ayarlanmıştır.
Periyodik ultrason emisyonu
IC3'ün NAND kapıları III ve IV, komut güdümlü kararsız multivibratör olarak yapılandırılmıştır. Kontrol girişi düşük kaldığı sürece çıkış da düşük kalır.
Ancak kontrol girişinde yüksek bir durum sunulursa çıkışta kare dalga darbeleri gözlenir. Ayarlanabilir A1 bileşenini ayarlayarak, bu darbelerin periyodu 25 mikrosaniyeye ayarlanır, bu da 40 kHz'lik bir frekansa karşılık gelir.
Piezoelektrik teknolojisine dayalı ultrasonik verici dönüştürücü, NAND kapısı III'ün girişlerine/çıkışlarına bağlanır.
Bu dönüştürücünün terminallerinde, 40 kHz frekanslı, ancak ultrasonik iletimin yoğunluğunu artıran 18V genlikli (yani maksimum ve minimum arasındaki fark) kare dalga darbeleri elde edilir.
