అల్ట్రాసౌండ్ ఉపయోగించి ఎలక్ట్రానిక్ కొలిచే టేప్ సర్క్యూట్

సర్క్యూట్ రెండు ఉపరితలాలు లేదా గోడల మధ్య దూరాలను కొలవడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

ప్రాథమిక పని

అల్ట్రాసౌండ్‌లు 25 kHz కంటే ఎక్కువగా ఉండే వాటి ఫ్రీక్వెన్సీ కారణంగా మానవ చెవికి వినిపించని శబ్దాల శ్రేణిలో భాగం. అయినప్పటికీ, అవి నిజానికి ధ్వని తరంగాలు, వీటి కంప్రెషన్‌లో వైవిధ్యాలు ఒక మాధ్యమం నుండి మరొక మాధ్యమానికి వినిపించే ధ్వని వలె అదే వేగంతో వ్యాపిస్తాయి.

ఈ వేగం దాదాపు 20 డిగ్రీల సెల్సియస్ వద్ద 330 మీ/సె అని గమనించాలి. రెండు వరుస ఒత్తిడి గరిష్టాల మధ్య దూరాన్ని తరంగదైర్ఘ్యం అంటారు, మరియు ఇది ప్రధానంగా అల్ట్రాసౌండ్‌ల ఫ్రీక్వెన్సీపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ప్రస్తుత అప్లికేషన్‌లో, ఫ్రీక్వెన్సీ 40 kHz, ఇది 25 మైక్రోసెకన్ల కాలానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఫలితంగా, తరంగదైర్ఘ్యం (λ) ఫార్ములా λ = V × T ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది, ఇది 20 ° C వద్ద సుమారు 8.25 మిమీ.

ధ్వని మాదిరిగానే, అల్ట్రాసౌండ్లు అడ్డంకులను ప్రతిబింబిస్తాయి. ఒక బిందువు మరియు అడ్డంకి మధ్య అల్ట్రాసోనిక్ సిగ్నల్ ముందుకు వెనుకకు (ఎకో రూపంలో) ప్రయాణించడానికి పట్టే సమయాన్ని ఖచ్చితంగా కొలవడం ద్వారా, మూలం మరియు అడ్డంకి మధ్య దూరాన్ని (d) గుర్తించడం సులభం.

ఈ సందర్భంలో, dt కొలిచిన సమయాన్ని సూచిస్తే, సంబంధాన్ని 2d = V × dtగా వ్రాయవచ్చు, దీని నుండి d విలువను పొందవచ్చు. ఇది ఈ ఆర్టికల్లో వివరించిన ఎలక్ట్రానిక్ కొలిచే టేప్ సర్క్యూట్లో దోపిడీ చేయబడిన అల్ట్రాసౌండ్ల యొక్క ఈ ఆస్తి.

సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రాలు

ఆపరేటింగ్ ప్రిన్సిపల్

ఒక పరికరం అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్‌మిటర్ మరియు రిసీవర్‌ను కలిగి ఉంటుంది, క్యాప్సూల్ రూపంలో, పక్కపక్కనే ఉంచి క్రిందికి ఎదురుగా ఉంటుంది.

అవి భూమి నుండి 2 మీటర్ల దూరంలో వేరు చేయబడిన ఒక విమానంలో ఉన్నాయి. అల్ట్రాసౌండ్ తరంగాలు వ్యక్తి యొక్క పుర్రె నుండి ప్రతిబింబిస్తాయి, దీని పరిమాణాన్ని మనం కొలవాలనుకుంటున్నాము.

ఈ సంకేతాలు క్రమానుగతంగా విడుదలవుతాయి.

సమయ పరికరం అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ల స్థాన విమానం మరియు వ్యక్తి యొక్క పుర్రె మధ్య సమయాన్ని మరియు దూరాన్ని కొలుస్తుంది.

అనుపాత సమయ లెక్కింపు ద్వారా నిర్ణయించబడిన ఈ దూరం 2 మీటర్ల నుండి తీసివేయబడుతుంది.

ఉదాహరణకు, ఈ దూరం 17cm అయితే, వ్యక్తి ఎత్తు 1.83m.

రెండవ ఎన్‌క్లోజర్‌లో కళ్ల ముందు ఉంచిన మూడు 7-సెగ్మెంట్ డిస్‌ప్లేల ద్వారా ఎత్తు సూచిక నేరుగా చదవబడుతుంది.

విద్యుత్ పంపిణి

స్విచ్ I ద్వారా యాక్టివేట్ చేయబడిన ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ద్వారా 220V మెయిన్స్ నుండి శక్తి తీసుకోబడుతుంది.

ద్వితీయ వైపు, 12V యొక్క ప్రత్యామ్నాయ సంభావ్యత పొందబడుతుంది, ఇది డయోడ్ వంతెన ద్వారా సరిదిద్దబడుతుంది. కెపాసిటర్ C1 ప్రారంభ వడపోతను నిర్వహిస్తుంది.

7809 రెగ్యులేటర్ యొక్క అవుట్‌పుట్‌లో, 9V యొక్క స్థిరమైన సంభావ్యత పొందబడుతుంది మరియు కెపాసిటర్ C2 అదనపు ఫిల్టరింగ్‌ను అందిస్తుంది.

కెపాసిటర్ C3 మిగిలిన సర్క్యూట్‌కు విద్యుత్ సరఫరాను జత చేస్తుంది.

టైమ్ బేస్

IC1 యొక్క NOR గేట్లు lll మరియు IV స్థిరమైన మల్టీవైబ్రేటర్‌ను ఏర్పరుస్తాయి.

అటువంటి సర్క్యూట్ దాని అవుట్‌పుట్‌పై స్క్వేర్ వేవ్ పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, వ్యవధి ప్రాథమికంగా R2 మరియు C4 విలువలతో నిర్ణయించబడుతుంది.

ప్రస్తుత సందర్భంలో, ఈ వ్యవధి సుమారు 0.5 సెకన్లు.

ఇది కొలతల ఆవర్తనానికి ఆధారం.

కెపాసిటర్ C5, రెసిస్టర్ R4 మరియు డయోడ్ D1 సమయ పరికరాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

D1 యొక్క కాథోడ్‌లో, ప్రతి 0.5 సెకన్లకు సంక్షిప్త సానుకూల పల్స్‌లు గమనించబడతాయి, దీని ఫలితంగా మల్టీవైబ్రేటర్ ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే సిగ్నల్‌ల అంచుల సమయంలో R4 ద్వారా C5 వేగంగా ఛార్జింగ్ అవుతుంది.

అల్ట్రాసోనిక్ సిగ్నల్ యొక్క ఆదేశం

IC1 యొక్క NOR గేట్‌లు I మరియు II మోనోస్టబుల్ ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌గా కాన్ఫిగర్ చేయబడ్డాయి. ప్రతి కమాండ్ పల్స్ కోసం, ఈ ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వద్ద అధిక స్థితి గమనించబడుతుంది, దీని వ్యవధి ప్రధానంగా R10 మరియు C7 విలువలతో క్రమాంకనం చేయబడుతుంది.

ప్రస్తుత అప్లికేషన్‌లో, ఈ వ్యవధి 150 మైక్రోసెకన్‌లకు సెట్ చేయబడింది.

అల్ట్రాసౌండ్ యొక్క ఆవర్తన ఉద్గారం

IC3 యొక్క NAND గేట్‌లు III మరియు IVలు కమాండ్-డ్రైవెన్ అస్టబుల్ మల్టీవైబ్రేటర్‌గా కాన్ఫిగర్ చేయబడ్డాయి. నియంత్రణ ఇన్‌పుట్ తక్కువగా ఉన్నంత వరకు, అవుట్‌పుట్ కూడా తక్కువగా ఉంటుంది.

అయినప్పటికీ, నియంత్రణ ఇన్‌పుట్ వద్ద అధిక స్థితిని ప్రదర్శించినట్లయితే, అవుట్‌పుట్ వద్ద స్క్వేర్ వేవ్ పల్స్‌లు గమనించబడతాయి. సర్దుబాటు భాగం A1 సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, ఈ పప్పుల కాలం 25 మైక్రోసెకన్లకు సెట్ చేయబడింది, ఇది 40 kHz ఫ్రీక్వెన్సీకి అనుగుణంగా ఉంటుంది.

అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్‌మిటర్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్, పైజోఎలెక్ట్రిక్ టెక్నాలజీ ఆధారంగా, NAND గేట్ III యొక్క ఇన్‌పుట్‌లు/అవుట్‌పుట్‌లకు కనెక్ట్ చేయబడింది.

ఈ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ యొక్క టెర్మినల్స్ వద్ద, 40 kHz ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క స్క్వేర్ వేవ్ పప్పులు పొందబడతాయి, అయితే 18V యొక్క వ్యాప్తి (అనగా, గరిష్ట మరియు కనిష్ట మధ్య వ్యత్యాసం) తో, ఇది అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్మిషన్ యొక్క తీవ్రతను పెంచుతుంది.