Rangkaian ini juga dapat digunakan untuk mengukur jarak antara dua permukaan atau dinding.
Kerja Dasar
Ultrasound adalah bagian dari rentang suara yang tidak terdengar oleh telinga manusia karena frekuensinya yang lebih tinggi dari 25 kHz. Namun, mereka memang gelombang suara yang variasi kompresinya merambat dari satu media ke media lain dengan kecepatan yang sama dengan suara yang terdengar.
Perlu dicatat bahwa kecepatan ini adalah 330 m/s pada suhu sekitar 20 derajat Celcius. Jarak antara dua tekanan maksimum berturut-turut disebut panjang gelombang, dan ini terutama bergantung pada frekuensi ultrasound.
Dalam aplikasi ini, frekuensinya adalah 40 kHz, sesuai dengan periode 25 mikrodetik. Akibatnya, panjang gelombang (λ) diberikan dengan rumus λ = V × T, yaitu kira-kira 8,25 mm pada 20°C.
Mirip dengan suara, ultrasound memantulkan rintangan. Dengan secara akurat mengukur waktu yang dibutuhkan sinyal ultrasonik untuk bergerak bolak-balik (dalam bentuk gema) antara titik dan rintangan, mudah untuk menentukan jarak (d) antara sumber dan rintangan.
Dalam hal ini, jika dt mewakili waktu yang diukur, hubungannya dapat ditulis sebagai 2d = V × dt, dari mana nilai d dapat diturunkan. Properti ultrasound inilah yang dieksploitasi dalam rangkaian pita pengukur elektronik yang dijelaskan dalam artikel ini.
Diagram Sirkuit
Prinsip Operasi
Sebuah perangkat terdiri dari pemancar dan penerima ultrasonik, berbentuk kapsul, diletakkan berdampingan dan menghadap ke bawah.
Mereka berada di pesawat yang terpisah dari tanah dengan jarak 2 meter. Gelombang ultrasound dipantulkan dari tengkorak individu, yang ukurannya ingin kita ukur.
Sinyal-sinyal ini dipancarkan secara berkala.
Perangkat pengatur waktu mengukur waktu, dan dengan demikian jarak, antara bidang posisi transduser ultrasonik dan tengkorak individu.
Jarak ini, ditentukan dengan penghitungan waktu proporsional, dikurangi dari 2 meter.
Misalnya, jika jarak ini adalah 17cm, maka tinggi individu tersebut adalah 1,83m.
Indikator ketinggian langsung dapat dibaca melalui tiga display 7-segmen yang ditempatkan di depan mata, dalam penutup kedua.
Sumber Daya listrik
Energi diambil dari listrik 220V melalui transformator yang diaktifkan oleh sakelar I.
Di sisi sekunder, diperoleh potensi bolak-balik 12V, yang diperbaiki oleh jembatan dioda. Kapasitor C1 melakukan penyaringan awal.
Pada keluaran regulator 7809, diperoleh potensi konstan 9V, dan kapasitor C2 menyediakan penyaringan tambahan.
Kapasitor C3 memasangkan catu daya ke seluruh rangkaian.
Basis Waktu
Gerbang NOR lll dan IV dari IC1 membentuk multivibrator astabil.
Sirkuit seperti itu menghasilkan pulsa gelombang persegi pada keluarannya, dengan periode terutama ditentukan oleh nilai R2 dan C4.
Dalam kasus ini, periode ini kira-kira 0,5 detik.
Ini membentuk dasar untuk periodisitas pengukuran.
Kapasitor C5, resistor R4, dan dioda D1 merupakan perangkat pengatur waktu.
Pada katoda D1, pulsa positif singkat diamati setiap 0,5 detik, yang dihasilkan dari pengisian cepat C5 melalui R4 selama tepi naik dari sinyal yang dihasilkan oleh multivibrator.
Perintah dari sinyal ultrasonik
Gerbang NOR I dan II dari IC1 dikonfigurasi sebagai flip-flop monostable. Untuk setiap pulsa perintah, status tinggi diamati pada keluaran flip-flop ini, durasinya terutama dikalibrasi oleh nilai R10 dan C7.
Dalam aplikasi ini, durasi ini diatur ke 150 mikrodetik.
Emisi ultrasound secara berkala
Gerbang NAND III dan IV dari IC3 dikonfigurasi sebagai multivibrator astabil yang digerakkan oleh perintah. Selama input kontrol tetap rendah, output juga tetap rendah.
Namun, jika keadaan tinggi disajikan pada input kontrol, pulsa gelombang persegi diamati pada output. Dengan menyesuaikan komponen A1 yang dapat disesuaikan, periode pulsa ini diatur ke 25 mikrodetik, yang sesuai dengan frekuensi 40 kHz.
Transduser pemancar ultrasonik, berdasarkan teknologi piezoelektrik, dihubungkan ke input/output gerbang NAND III.
Pada terminal transduser ini, diperoleh pulsa gelombang persegi dengan frekuensi 40 kHz, tetapi dengan amplitudo (yaitu perbedaan antara maksimum dan minimum) 18V, yang meningkatkan intensitas transmisi ultrasonik.
