يمكن أيضًا استخدام الدائرة لقياس المسافات بين سطحين أو جدارين.
العمل الأساسي
الموجات فوق الصوتية هي جزء من نطاق الأصوات غير المسموعة للأذن البشرية بسبب ترددها ، والذي يزيد عن 25 كيلو هرتز. ومع ذلك ، فهي في الواقع موجات صوتية تنتشر اختلافاتها في الضغط من وسيط إلى آخر بنفس سرعة الصوت المسموع.
وتجدر الإشارة إلى أن هذه السرعة تبلغ 330 م / ث عند حوالي 20 درجة مئوية. المسافة بين أقصى ضغط متتاليين تسمى الطول الموجي ، وهي تعتمد بشكل أساسي على تردد الموجات فوق الصوتية.
في التطبيق الحالي ، يكون التردد 40 كيلو هرتز ، وهو ما يقابل فترة 25 ميكروثانية. نتيجة لذلك ، يُعطى الطول الموجي (λ) بالصيغة λ = V × T ، والتي تبلغ حوالي 8.25 مم عند 20 درجة مئوية.
على غرار الصوت ، تعكس الموجات فوق الصوتية العوائق. من خلال القياس الدقيق للوقت الذي تستغرقه إشارة الموجات فوق الصوتية للانتقال ذهابًا وإيابًا (في شكل صدى) بين نقطة وعائق ، فمن السهل تحديد المسافة (د) بين المصدر والعائق.
في هذه الحالة ، إذا كانت dt تمثل الوقت المقاس ، فيمكن كتابة العلاقة على أنها 2d = V × dt ، والتي يمكن من خلالها اشتقاق قيمة d. هذه هي خاصية الموجات فوق الصوتية التي يتم استغلالها في دائرة شريط القياس الإلكترونية الموضحة في هذه المقالة.
مخططات الدوائر
مبدأ التشغيل
يتكون الجهاز من جهاز إرسال واستقبال بالموجات فوق الصوتية ، على شكل كبسولة ، يوضعان جنبًا إلى جنب ويتجهان لأسفل.
تقع في طائرة مفصولة عن الأرض بمسافة مترين. تنعكس الموجات فوق الصوتية على جمجمة الفرد التي نريد قياس حجمها.
تنبعث هذه الإشارات بشكل دوري.
يقيس جهاز التوقيت الوقت ، وبالتالي المسافة ، بين مستوى موضع محولات الطاقة فوق الصوتية وجمجمة الفرد.
هذه المسافة ، التي تحددها العد التناسبي للوقت ، تطرح من 2 متر.
على سبيل المثال ، إذا كانت هذه المسافة 17 سم ، فإن ارتفاع الفرد 1.83 م.
يمكن قراءة مؤشر الارتفاع مباشرة من خلال ثلاث شاشات من 7 أجزاء موضوعة أمام العينين ، في حاوية ثانية.
مزود الطاقة
يتم سحب الطاقة من أنابيب 220 فولت من خلال محول يتم تنشيطه بواسطة المفتاح I.
على الجانب الثانوي ، يتم الحصول على جهد متناوب يبلغ 12 فولت ، والذي يتم تصحيحه بواسطة جسر الصمام الثنائي. يقوم المكثف C1 بالترشيح الأولي.
عند إخراج منظم 7809 ، يتم الحصول على جهد ثابت قدره 9 فولت ، ويوفر المكثف C2 ترشيحًا إضافيًا.
يقرن المكثف C3 مصدر الطاقة ببقية الدائرة.
قاعدة زمنية
تشكل بوابات NOR lll و IV من IC1 جهاز هزاز متعدد مستقر.
تولد مثل هذه الدائرة نبضات موجة مربعة على خرجها ، مع تحديد الفترة بشكل أساسي بواسطة قيم R2 و C4.
في الحالة الحالية ، هذه الفترة حوالي 0.5 ثانية.
إنه يشكل الأساس لدورية القياسات.
يشكل المكثف C5 والمقاوم R4 والصمام الثنائي D1 جهاز توقيت.
على كاثود D1 ، يتم ملاحظة نبضات موجبة موجزة كل 0.5 ثانية ، ناتجة عن الشحن السريع من C5 إلى R4 أثناء ارتفاع حواف الإشارات الناتجة عن الهزاز المتعدد.
قيادة إشارة الموجات فوق الصوتية
تم تكوين بوابات NOR I و II الخاصة بـ IC1 كقلب أحادي. لكل نبضة أمر ، يتم ملاحظة حالة عالية عند إخراج هذا flip-flop ، والذي يتم معايرة مدته بشكل أساسي بواسطة قيم R10 و C7.
في التطبيق الحالي ، تم ضبط هذه المدة على 150 ميكروثانية.
الانبعاث الدوري للموجات فوق الصوتية
تم تكوين بوابات NAND III و IV من IC3 على أنها هزاز متعدد مستقر يحركه الأمر. طالما ظل إدخال التحكم منخفضًا ، يظل الناتج منخفضًا أيضًا.
ومع ذلك ، إذا تم تقديم حالة عالية عند إدخال التحكم ، يتم ملاحظة نبضات الموجة المربعة عند الإخراج. من خلال ضبط المكون القابل للضبط A1 ، يتم ضبط فترة هذه النبضات على 25 ميكروثانية ، وهو ما يتوافق مع تردد 40 كيلو هرتز.
محول الطاقة المرسل بالموجات فوق الصوتية ، القائم على تقنية كهرضغطية ، متصل بمدخلات / مخرجات بوابة NAND III.
في أطراف هذا المحول ، يتم الحصول على نبضات الموجة المربعة بتردد 40 كيلو هرتز ، ولكن بسعة (أي الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى) تبلغ 18 فولت ، مما يزيد من كثافة الإرسال بالموجات فوق الصوتية.
