วงจรนี้ยังสามารถใช้เพื่อวัดระยะห่างระหว่างพื้นผิวหรือผนังสองด้าน

การทำงานขั้นพื้นฐาน

อัลตราซาวนด์เป็นส่วนหนึ่งของช่วงเสียงที่หูมนุษย์ไม่ได้ยินเนื่องจากความถี่ที่สูงกว่า 25 กิโลเฮิรตซ์ อย่างไรก็ตาม คลื่นเสียงเหล่านี้เป็นคลื่นเสียงที่มีความแปรผันในการบีบอัดซึ่งแพร่กระจายจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่งด้วยความเร็วเท่ากันกับเสียงที่ได้ยิน

โปรดทราบว่าความเร็วนี้คือ 330 ม./วินาที ที่อุณหภูมิประมาณ 20 องศาเซลเซียส ระยะห่างระหว่างค่าความดันสูงสุดที่ต่อเนื่องกันสองครั้งเรียกว่าความยาวคลื่น และขึ้นอยู่กับความถี่ของอัลตราซาวนด์เป็นหลัก

ในแอปพลิเคชันนี้ ความถี่คือ 40 kHz ซึ่งตรงกับช่วงเวลา 25 ไมโครวินาที เป็นผลให้ความยาวคลื่น (λ) ถูกกำหนดโดยสูตร λ = V × T ซึ่งมีค่าประมาณ 8.25 มม. ที่ 20°C

เช่นเดียวกับเสียง อัลตราซาวนด์จะสะท้อนสิ่งกีดขวาง ด้วยการวัดเวลาที่สัญญาณอัลตราโซนิกใช้ในการเดินทางไปมา (ในรูปของเสียงสะท้อน) อย่างแม่นยำระหว่างจุดหนึ่งกับสิ่งกีดขวาง ทำให้ง่ายต่อการกำหนดระยะทาง (d) ระหว่างแหล่งกำเนิดและสิ่งกีดขวาง

ในกรณีนี้ ถ้า dt แทนเวลาที่วัดได้ ความสัมพันธ์สามารถเขียนเป็น 2d = V × dt ซึ่งสามารถหาค่าของ d ได้ เป็นคุณสมบัติของอัลตราซาวนด์ที่ใช้ในวงจรเทปวัดอิเล็กทรอนิกส์ที่อธิบายไว้ในบทความนี้

แผนภาพวงจร

หลักการทำงาน

อุปกรณ์ประกอบด้วยตัวส่งและตัวรับสัญญาณอัลตราโซนิกในรูปแบบของแคปซูล วางเคียงข้างกันและคว่ำหน้าลง

พวกมันอยู่ในระนาบที่แยกจากพื้นเป็นระยะทาง 2 เมตร คลื่นอัลตราซาวนด์จะสะท้อนออกจากกะโหลกศีรษะของบุคคลที่เราต้องการวัดขนาด

สัญญาณเหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาเป็นระยะๆ

อุปกรณ์จับเวลาจะวัดเวลาและระยะทางระหว่างระนาบตำแหน่งของทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกกับกะโหลกศีรษะของแต่ละคน

ระยะทางนี้ซึ่งกำหนดโดยการนับเวลาตามสัดส่วนจะถูกลบออกจาก 2 เมตร

ตัวอย่างเช่น ถ้าระยะห่างนี้คือ 17 ซม. บุคคลนั้นจะมีความสูง 1.83 ม.

ตัวบ่งชี้ความสูงสามารถอ่านได้โดยตรงผ่านจอแสดงผล 7 ส่วนสามจอที่วางอยู่ด้านหน้าของดวงตาในกล่องปิดที่สอง

พาวเวอร์ซัพพลาย

พลังงานถูกดึงมาจากแหล่งจ่ายไฟหลัก 220V ผ่านหม้อแปลงที่เปิดใช้งานโดยสวิตช์ I

ในด้านทุติยภูมิจะได้รับศักย์ไฟฟ้าสลับ 12V ซึ่งแก้ไขโดยไดโอดบริดจ์ ตัวเก็บประจุ C1 ทำการกรองเบื้องต้น

ที่เอาต์พุตของตัวควบคุม 7809 จะได้ค่าศักย์คงที่ 9V และตัวเก็บประจุ C2 ให้การกรองเพิ่มเติม

ตัวเก็บประจุ C3 จับคู่แหล่งจ่ายไฟกับส่วนที่เหลือของวงจร

ฐานเวลา

NOR เกท lll และ IV ของ IC1 ก่อให้เกิดมัลติไวเบรเตอร์ที่เสถียร

วงจรดังกล่าวสร้างพัลส์คลื่นสี่เหลี่ยมที่เอาต์พุต โดยระยะเวลาจะกำหนดโดยค่าของ R2 และ C4 เป็นหลัก

ในกรณีปัจจุบัน ช่วงเวลานี้จะอยู่ที่ประมาณ 0.5 วินาที

เป็นพื้นฐานสำหรับระยะเวลาของการวัด

ตัวเก็บประจุ C5 ตัวต้านทาน R4 และไดโอด D1 เป็นอุปกรณ์จับเวลา

บนแคโทดของ D1 จะสังเกตเห็นพัลส์บวกสั้น ๆ ทุก ๆ 0.5 วินาที ซึ่งเป็นผลมาจากการชาร์จ C5 ถึง R4 อย่างรวดเร็วในช่วงขอบที่เพิ่มขึ้นของสัญญาณที่สร้างโดยมัลติไวเบรเตอร์

คำสั่งของสัญญาณอัลตราโซนิก

NOR gate I และ II ของ IC1 ได้รับการกำหนดค่าให้เป็น flip-flop แบบ monostable สำหรับพัลส์คำสั่งแต่ละรายการ สถานะสูงจะถูกสังเกตที่เอาต์พุตของฟลิปฟล็อปนี้ ระยะเวลาที่ส่วนใหญ่จะปรับเทียบโดยค่าของ R10 และ C7

ในแอปพลิเคชันปัจจุบัน ระยะเวลานี้ถูกตั้งค่าไว้ที่ 150 ไมโครวินาที

การปล่อยอัลตราซาวนด์เป็นระยะ

NAND gate III และ IV ของ IC3 ได้รับการกำหนดค่าให้เป็นมัลติไวเบรเตอร์ astable ที่ขับเคลื่อนด้วยคำสั่ง ตราบเท่าที่อินพุตควบคุมยังคงต่ำ เอาต์พุตก็จะยังคงต่ำเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม หากมีการแสดงสถานะสูงที่อินพุตควบคุม พัลส์คลื่นสี่เหลี่ยมจะถูกสังเกตที่เอาต์พุต โดยการปรับส่วนประกอบ A1 ที่ปรับได้ ระยะเวลาของพัลส์เหล่านี้จะถูกตั้งค่าเป็น 25 ไมโครวินาที ซึ่งสอดคล้องกับความถี่ 40 kHz

“แผนผังเครื่องทดสอบโหลดแบตเตอรี่ 12v ”

ทรานสดิวเซอร์เครื่องส่งสัญญาณอัลตราโซนิกซึ่งใช้เทคโนโลยีเพียโซอิเล็กทริก เชื่อมต่อกับอินพุต/เอาต์พุตของ NAND gate III

ที่ขั้วของทรานสดิวเซอร์นี้จะได้รับพัลส์คลื่นสี่เหลี่ยมที่มีความถี่ 40 kHz แต่มีแอมพลิจูด (เช่น ความแตกต่างระหว่างค่าสูงสุดและค่าต่ำสุด) ที่ 18V ซึ่งจะเพิ่มความเข้มของการส่งสัญญาณอัลตราโซนิก