El circuito también se puede utilizar para medir distancias entre dos superficies o paredes.
Trabajo básico
Los ultrasonidos forman parte de la gama de sonidos inaudibles para el oído humano debido a su frecuencia, que supera los 25 kHz. Sin embargo, sí son ondas sonoras cuyas variaciones de compresión se propagan de un medio a otro a la misma velocidad que el sonido audible.
Cabe señalar que esta velocidad es de 330 m/s a unos 20 grados centígrados. La distancia entre dos máximos de presión consecutivos se denomina longitud de onda y depende principalmente de la frecuencia de los ultrasonidos.
En la presente solicitud, la frecuencia es de 40 kHz, correspondiente a un período de 25 microsegundos. Como resultado, la longitud de onda (λ) viene dada por la fórmula λ = V × T, que es de aproximadamente 8,25 mm a 20 °C.
Al igual que el sonido, los ultrasonidos se reflejan en los obstáculos. Al medir con precisión el tiempo que tarda una señal ultrasónica en viajar de un lado a otro (en forma de eco) entre un punto y un obstáculo, es fácil determinar la distancia (d) entre la fuente y el obstáculo.
En este caso, si dt representa el tiempo medido, la relación se puede escribir como 2d = V × dt, de donde se puede derivar el valor de d. Es esta propiedad de los ultrasonidos la que se explota en el circuito de cinta métrica electrónica descrito en este artículo.
diagramas de circuito
Principio de operación
Un dispositivo consiste en un transmisor y un receptor ultrasónico, en forma de cápsula, colocados uno al lado del otro y mirando hacia abajo.
Están ubicados en un plano separados del suelo por una distancia de 2 metros. Las ondas de ultrasonido se reflejan en el cráneo del individuo, cuyo tamaño queremos medir.
Estas señales se emiten periódicamente.
Un dispositivo de tiempo mide el tiempo, y por lo tanto la distancia, entre el plano de posición de los transductores ultrasónicos y el cráneo del individuo.
Esta distancia, determinada por conteo de tiempo proporcional, se resta de 2 metros.
Por ejemplo, si esta distancia es de 17 cm, el individuo tiene una altura de 1,83 m.
El indicador de altura es legible directamente a través de tres pantallas de 7 segmentos colocadas frente a los ojos, en un segundo recinto.
Fuente de alimentación
La energía se toma de la red de 220V a través de un transformador activado por el interruptor I.
En el lado secundario se obtiene un potencial alterno de 12V que es rectificado por un puente de diodos. El condensador C1 realiza el filtrado inicial.
En la salida de un regulador 7809, se obtiene un potencial constante de 9 V y el condensador C2 proporciona un filtrado adicional.
El condensador C3 acopla la fuente de alimentación al resto del circuito.
Base de tiempo
Las puertas NOR lll y IV de IC1 forman un multivibrador astable.
Tal circuito genera pulsos de onda cuadrada en su salida, con el período determinado principalmente por los valores de R2 y C4.
En el presente caso, este período es de aproximadamente 0,5 segundos.
Forma la base para la periodicidad de las mediciones.
El condensador C5, la resistencia R4 y el diodo D1 constituyen un dispositivo temporizador.
En el cátodo de D1, se observan pulsos positivos breves cada 0,5 segundos, como resultado de la carga rápida de C5 a R4 durante los flancos ascendentes de las señales generadas por el multivibrador.
Comando de la señal ultrasónica
Las puertas NOR I y II de IC1 están configuradas como un flip-flop monoestable. Para cada pulso de comando, se observa un estado alto en la salida de este biestable, cuya duración está calibrada principalmente por los valores de R10 y C7.
En la presente solicitud, esta duración se establece en 150 microsegundos.
Emisión periódica de ultrasonido
Las puertas NAND III y IV de IC3 están configuradas como un multivibrador astable controlado por comandos. Mientras la entrada de control permanezca baja, la salida también permanecerá baja.
Sin embargo, si se presenta un estado alto en la entrada de control, se observan pulsos de onda cuadrada en la salida. Ajustando el componente ajustable A1, el período de estos pulsos se establece en 25 microsegundos, lo que corresponde a una frecuencia de 40 kHz.
El transductor transmisor ultrasónico, basado en tecnología piezoeléctrica, se conecta a las entradas/salidas de la puerta NAND III.
En los terminales de este transductor se obtienen pulsos de onda cuadrada de 40 kHz de frecuencia, pero con una amplitud (es decir, la diferencia entre el máximo y el mínimo) de 18V, lo que aumenta la intensidad de la transmisión ultrasónica.
