この回路は、2 つの表面または壁の間の距離を測定するために使用することもできます。
基本的な作業
超音波は、周波数が 25 kHz より高いため、人間の耳には聞こえない範囲の音の一部です。しかし、それらは確かに音波であり、その圧縮の変化は可聴音と同じ速度である媒体から別の媒体に伝播します。
なお、この速度は摂氏20度付近で330m/sである。 2 つの連続する圧力最大値の間の距離は波長と呼ばれ、主に超音波の周波数に依存します。
本願では、周波数は４０ｋＨｚであり、２５マイクロ秒の周期に相当する。その結果、波長（λ）は式 λ = V × T で求められ、20℃で約 8.25 mm となります。
音と同様に、超音波は障害物に反射します。超音波信号が点と障害物の間を（エコーの形で）往復するのにかかる時間を正確に測定することにより、信号源と障害物との間の距離（d）を簡単に決定できます。
この場合、測定時間を dt とすると、関係は 2d = V × dt と表すことができ、そこから d の値を導き出すことができます。この記事で説明する電子巻尺回路では、超音波のこの特性が利用されています。
回路図
動作原理
装置は、下向きに並べて配置されたカプセルの形をした超音波送信機と受信機で構成されます。
それらは地面から 2 メートルの距離だけ離れた平面内に位置します。超音波は、サイズを測定したい個人の頭蓋骨で反射されます。
これらの信号は定期的に発信されます。
タイミング装置は、超音波トランスデューサーの位置面と個人の頭蓋骨との間の時間を測定し、したがって距離を測定する。
この距離は比例時間カウントによって決定され、2 メートルから減算されます。
たとえば、この距離が 17 cm の場合、その人の身長は 1.83 m になります。
高さインジケーターは、2 番目のエンクロージャ内の目の前に配置された 3 つの 7 セグメント ディスプレイから直接読み取ることができます。
電源
エネルギーは、スイッチ I によって作動する変圧器を介して 220V の主電源から供給されます。
二次側では 12V の交流電位が得られ、ダイオードブリッジによって整流されます。コンデンサ C1 は初期フィルタリングを実行します。
7809 レギュレータの出力では、9V の定電位が得られ、コンデンサ C2 が追加のフィルタリングを提供します。
コンデンサ C3 は電源を回路の残りの部分に接続します。
タイムベース
IC1 の NOR ゲート III と IV は、非安定マルチバイブレーターを形成します。
このような回路は、主に R2 と C4 の値によって決定される周期を持つ方形波パルスを出力に生成します。
この場合、この期間は約 0.5 秒です。
これは、測定の周期性の基礎となります。
コンデンサＣ５、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ１はタイミング装置を構成する。
D1 のカソードでは、マルチバイブレータによって生成された信号の立ち上がりエッジ中に R4 を介して C5 が急速に充電されることにより、短い正のパルスが 0.5 秒ごとに観察されます。
超音波信号の指令
IC1 の NOR ゲート I および II は、単安定フリップフロップとして構成されています。コマンド パルスごとに、このフリップフロップの出力で High 状態が観察され、その期間は主に R10 と C7 の値によって調整されます。
本アプリケーションでは、この期間は 150 マイクロ秒に設定されます。
超音波の周期的な放射
IC3 の NAND ゲート III および IV は、コマンド駆動の非安定マルチバイブレーターとして構成されています。制御入力がローのままである限り、出力もローのままです。
ただし、制御入力が High 状態になると、出力で方形波パルスが観察されます。調整可能なコンポーネント A1 を調整することにより、これらのパルスの周期は 25 マイクロ秒に設定され、これは 40 kHz の周波数に相当します。
圧電技術に基づく超音波送信トランスデューサは、NAND ゲート III の入力/出力に接続されています。
このトランスデューサの端子では、周波数 40 kHz の方形波パルスが得られますが、振幅 (つまり、最大値と最小値の差) は 18V であり、超音波送信の強度が増加します。
