超声开关制作方法

目前，声控开关种类很多，共同缺点是任何声响都能使其声控开关动作，无任何抗干扰能力，这便失去了实用意义。同时，若要使声控开关动作，必须发出一定的响声(如拍手、高喊或其它声响)，干搅了环境安宁，故不甚受人欢迎。本文介绍的超声开关，其声音频率稍低于超声波(≥20kHz)范围，而又大于声波频率少许，使人的耳朵对此频率的声波几乎无反应，即听不见。这样，既避免了形形色色的声响干扰，使其动作可靠，又保证了环境的幽静安宁。除此，超声开关还具有性能可靠、灵敏度高、制作简单、使用方便、成本低及不对其它用电器具产生干扰等优点。

1.电路工作原理

超声开关的电路原理如图21-1所示，它是由超声波发生器、超声波换能器、声控集成电路和稳压电源等组成。

图中，HT为超声波换能器，利用换能器的压电效应，将超声波发声器发出的超声信号变换成电信号，加到由三极管BG2和BG3组成的直耦式选频放大器中BG2的基极，使BG1、BG2导通，放大后的信号在BG2集电极，经L和C4组成的选频网络谐振在18kHz上，其余频率的信号均被滤除，故有较强的抗干扰能力。

经放大的超声信号电压从BG3管集电极输出，通过电容C6送至声控集成电路IC的控制端①脚，便使其输出端(12)脚的电位改变一次，即(12)脚初始状态为低电平，超声信号电压加至①脚后，12脚立即变为高电平，使BG4管导通，继电器J动作，其上触点闭合时便接通所控制电路的电源开关。

需要关闭被控电路电源时，只要再发一次超声信号，重新经BG2、BG3放大选频送至IC的①脚，则IC的(12)脚立即变为低电平，使BG4管截止，继电器J释放，切断被控电路电源。

电容C1、二极管D1～D4，三极管BG1和稳压二极管组成电容降压稳压电源，向超声开关电路提供稳定的直流电，以确保声控集成电路IC可靠地工作，又可缩小超声开关的安装体积。

2.元件选择与调试

IC为声控集成电路，可选用北京半导体器件三厂产的SK-1型声控集成电路。

超声波发声器和接收换能器，可购买成品。超声波发声器是一个橡胶球压气式超声笛，结构如图21-2中(a)所示。当手控橡胶球时，在球压作用下，球腔内的空气通过气口进入笛身，其气流通过狭缝时被加速并迅速冲出，冲击狭缝刀口时产生超声波，经空腔谐振从楔形口向默默空间辐射，其谐振声波频率在18kHz左右。

图21-2

超声接收换能器如图21-2中(b)所示，它是一个球形膜状弯曲式压电换能器，由镀铝涤纶膜片、双形压电元件及外壳所组成。压电元件的谐振频率也在18kHz左右，它收到超声波信号后，能转换出几个MV的电信号输出，经BG2、BG3放大，去触发声控集成电路IC工作。

BG1、BG2、BG3及BG4为NPN型三极管，可选用3DG6、3DG12或9014等，β值≥100。

D1～D5为半导体二极管，可选用2CP型或1N4001。

DW为稳压二极管，可选用12V左右的稳压管，如2CW19等。

J为12V直流继电器，在选择时触点电流应大于被控电路的负载电流，以免烧毁。

R1 30Ω R2 1MΩ

R3 50kΩ R4 560Ω

R5 5.6kΩ R6 100Ω

R7 220kΩ R8 2.2kΩ

R9 300kΩ R10 10kΩ

R11 18kΩ R12 470Ω

C1 0.47μF C2 100μF 15V

C3 220μF 15V C4 0.03μF

C5 4.7μF C6 5μF

C7 0.022μF

L可选用2.2mH色码电感器，也可用带磁心的电感线圈。

超声开关的印刷电路，如图21-3所示。

图21-3

调试时，稳压直流电压应为12V，若不是12V，应相应改变C1的容量和调整R4的阻值。然后调整R9、R10及R11的分压比，使IC的(14)脚电位在6V左右。

BG2集电极电流调至2mA左右，若过大，应调整R6的阻值。

当手控橡胶球时，若每控一次继电器动作一次，表示工作正常。如果声控集成电路IC是好的，BG2集电极电流又在2mA左右，只是手控橡胶球时继电器J不动作，或J动作，但距离拉不开，多是LC4谐振频率不对，可更换不同容量的C4调之。若L为带磁心的电感器，则应调节磁心的位置，使LC4回路频率与超声波发生器所发出的频率一致。

本超声开关的控制距离，不小于8～10m。

用本超声开关，可以遥控电视机、电风扇、电灯等多种家用电器，也可用在工业上遥控有关电气设备。