सर्किट का उपयोग दो सतहों या दीवारों के बीच की दूरी मापने के लिए भी किया जा सकता है।
बुनियादी कामकाज
अल्ट्रासाउंड उन ध्वनियों की श्रेणी का हिस्सा है जो अपनी आवृत्ति के कारण मानव कान के लिए अश्रव्य हैं, जो 25 किलोहर्ट्ज़ से अधिक है। हालाँकि, वे वास्तव में ध्वनि तरंगें हैं जिनके संपीड़न में भिन्नता श्रव्य ध्वनि के समान गति से एक माध्यम से दूसरे माध्यम में फैलती है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह गति लगभग 20 डिग्री सेल्सियस पर 330 मीटर/सेकेंड है। दो लगातार दबाव मैक्सिमा के बीच की दूरी को तरंग दैर्ध्य कहा जाता है, और यह मुख्य रूप से अल्ट्रासाउंड की आवृत्ति पर निर्भर करता है।
वर्तमान एप्लिकेशन में, आवृत्ति 40 kHz है, जो 25 माइक्रोसेकंड की अवधि के अनुरूप है। परिणामस्वरूप, तरंग दैर्ध्य (λ) सूत्र λ = V × T द्वारा दिया जाता है, जो 20°C पर लगभग 8.25 मिमी है।
ध्वनि के समान, अल्ट्रासाउंड बाधाओं को प्रतिबिंबित करता है। किसी बिंदु और बाधा के बीच अल्ट्रासोनिक सिग्नल को आगे और पीछे (प्रतिध्वनि के रूप में) यात्रा करने में लगने वाले समय को सटीक रूप से मापकर, स्रोत और बाधा के बीच की दूरी (डी) निर्धारित करना आसान है।
इस मामले में, यदि dt मापा समय का प्रतिनिधित्व करता है, तो संबंध को 2d = V × dt के रूप में लिखा जा सकता है, जिससे d का मान प्राप्त किया जा सकता है। यह अल्ट्रासाउंड की यह संपत्ति है जिसका उपयोग इस आलेख में वर्णित इलेक्ट्रॉनिक माप टेप सर्किट में किया जाता है।
सर्किट आरेख
परिचालन सिद्धांत
एक उपकरण में एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर और रिसीवर होता है, जो एक कैप्सूल के रूप में होता है, जो अगल-बगल रखा जाता है और नीचे की ओर होता है।
वे जमीन से 2 मीटर की दूरी पर अलग एक विमान में स्थित हैं। अल्ट्रासाउंड तरंगें व्यक्ति की खोपड़ी से परावर्तित होती हैं, जिसका आकार हम मापना चाहते हैं।
ये सिग्नल समय-समय पर उत्सर्जित होते रहते हैं।
एक टाइमिंग डिवाइस अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के स्थिति तल और व्यक्ति की खोपड़ी के बीच समय और इस प्रकार दूरी को मापता है।
आनुपातिक समय गणना द्वारा निर्धारित यह दूरी 2 मीटर से घटा दी जाती है।
उदाहरण के लिए, यदि यह दूरी 17 सेमी है, तो व्यक्ति की ऊंचाई 1.83 मीटर है।
ऊंचाई सूचक को दूसरे घेरे में, आंखों के सामने रखे गए तीन 7-खंड डिस्प्ले के माध्यम से सीधे पढ़ा जा सकता है।
बिजली की आपूर्ति
स्विच I द्वारा सक्रिय ट्रांसफार्मर के माध्यम से ऊर्जा 220V मेन से खींची जाती है।
द्वितीयक पक्ष पर, 12V की एक वैकल्पिक क्षमता प्राप्त होती है, जिसे डायोड ब्रिज द्वारा ठीक किया जाता है। कैपेसिटर C1 प्रारंभिक फ़िल्टरिंग करता है।
7809 नियामक के आउटपुट पर, 9V की निरंतर क्षमता प्राप्त होती है, और कैपेसिटर C2 अतिरिक्त फ़िल्टरिंग प्रदान करता है।
कैपेसिटर C3 शेष सर्किट में बिजली की आपूर्ति को जोड़ता है।
समय आधार
IC1 के NOR गेट्स lll और IV एक अद्भुत मल्टीवाइब्रेटर बनाते हैं।
ऐसा सर्किट अपने आउटपुट पर स्क्वायर वेव पल्स उत्पन्न करता है, जिसकी अवधि मुख्य रूप से R2 और C4 के मानों द्वारा निर्धारित की जाती है।
वर्तमान मामले में, यह अवधि लगभग 0.5 सेकंड है।
यह माप की आवधिकता का आधार बनता है।
कैपेसिटर C5, रेसिस्टर R4 और डायोड D1 एक टाइमिंग डिवाइस बनाते हैं।
डी1 के कैथोड पर, हर 0.5 सेकंड में संक्षिप्त सकारात्मक दालें देखी जाती हैं, जो मल्टीवाइब्रेटर द्वारा उत्पन्न संकेतों के बढ़ते किनारों के दौरान आर4 के माध्यम से सी5 की तीव्र चार्जिंग के परिणामस्वरूप होती हैं।
अल्ट्रासोनिक सिग्नल का आदेश
IC1 के NOR गेट्स I और II को एक मोनोस्टेबल फ्लिप-फ्लॉप के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है। प्रत्येक कमांड पल्स के लिए, इस फ्लिप-फ्लॉप के आउटपुट पर एक उच्च स्थिति देखी जाती है, जिसकी अवधि मुख्य रूप से R10 और C7 के मानों द्वारा कैलिब्रेट की जाती है।
वर्तमान एप्लिकेशन में, यह अवधि 150 माइक्रोसेकंड निर्धारित है।
अल्ट्रासाउंड का आवधिक उत्सर्जन
IC3 के NAND गेट III और IV को कमांड-संचालित एस्टेबल मल्टीवाइब्रेटर के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है। जब तक नियंत्रण इनपुट कम रहता है, आउटपुट भी कम रहता है।
हालाँकि, यदि नियंत्रण इनपुट पर एक उच्च स्थिति प्रस्तुत की जाती है, तो आउटपुट पर वर्ग तरंग दालें देखी जाती हैं। समायोज्य घटक A1 को समायोजित करके, इन दालों की अवधि 25 माइक्रोसेकंड पर सेट की जाती है, जो 40 kHz की आवृत्ति से मेल खाती है।
पीजोइलेक्ट्रिक तकनीक पर आधारित अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर ट्रांसड्यूसर, NAND गेट III के इनपुट/आउटपुट से जुड़ा है।
इस ट्रांसड्यूसर के टर्मिनलों पर, 40 kHz आवृत्ति के वर्ग तरंग पल्स प्राप्त होते हैं, लेकिन 18V के आयाम (यानी, अधिकतम और न्यूनतम के बीच का अंतर) के साथ, जो अल्ट्रासोनिक ट्रांसमिशन की तीव्रता को बढ़ाता है।
