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超声波遥控器

超声波技术在工业生产和军事方面，实现加热、清洗、雾化、遥控、声纳测距等功能。它与常规的红外光敏、热释红外技术相比具有更高的性能价格比，特别是在复杂环境下和空位控制的多种场合，如啤酒瓶自动清洗、自动饮料机的空位给液、热水器的全自动控制以及汽车追尾技术等等。这里需要特别指出的是在恶劣环境下，如烟雾、高温环境、光线不可绕射的环境，做为遥测感应开关具有独到之处。总之，在光线不能传递的任何场合均可使用。因此，超声技术在自动化控制领域中具有广泛的应用价值。
超声波传感器（换能器）是利用压电效应工作的。振子用压电陶瓷制成，加上共振喇叭可提高灵敏度，当处于发射状态时，外加共振频率的电压能产生超声波；当处于接收状态时，能很灵敏地探测共振频率的超声波。
工作原理
一、40KHZ超声波发射器
图2一l 78是40kHz超声波发射器电路之一，由FI—F：三门振荡器在F3的输出为40kHz方波，工作频率主要由C1、R1和RP决定，用RP可调电阻来调节频率。
F3的输出激励换能器T40—16的一端和反相器F4，F4输出激励换能器T40—l 6的另一端，因此，加入Fd使激励电压提高了一倍。电容C3、C2平衡F3和F4的输出，使波形稳定。
电路中反相器F1一F4用CC4069六反相器中的四个反相器，剩余两个不用(输入端应接地)。电源用9V叠层电池。
测量F3输出频率应为40kHz土2kHz，否则应调节RP。发射超声波信号大于8m。整机工作电流约40~45mA

二、40KHZ超声波接收器
图2一l 90是一种典型的超声波接收机电路，应用前景较好，主要是电路简单，无需调试，灵敏度也高。
由超声波换能器R40一16接收到40kHz超声波信号时，将超声波信号转变为电信号，经VTl、VT2两级放大，送入LM324运放电路放大、整形，输出高电平，VT：导通，继电器K吸合。这里VTl、VT 2等组成高增益共射极放大器，IClLM324实为放大，触发电路。整个电路配合的十分理想，一次即可成功。
三，元器件的选择
CC4069：CC4069是一种CMOS集成电路，内部含有六个反相器，它们的输入分别用1A—6A表示，输出分别用1Y—6Y表示，逻辑表达式。外引线排列如图1-1-22所示。

LM324: LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。，内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，lm324工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为O～Vcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等特点，因此他被非常广泛的应用在各种电路中。

电阻全部为1/4W，电容器耐压10V以上均可，发射部分的外壳可使用小型盒子改装，接收机的外壳，只要大小适中不限材料

元器件清单

电子系统综合设计
备注
序号
元器件
型号
数量

1
六反相器
CC4069
1

2
四运放集成电路
LM324
1
有正负
3
三极管
9013
1

4
三极管
9018
2

5
发光二极管
Φ3红亮亮
1
有正负
6
开关二极管
1N4001
1

7
开关二极管
1N4148
1

8
超声波发射换能器
T40
1
有正负
9
超声波接收换能器
R40
1
有正负
10
轻触开关
0.5CM
1
对角线接
11
多圈可变电阻
10K
1

12
1/4金属膜电阻
47K
1

13

10K
1

14

2.2M
1

15

1.5M
1

16

4.7K
1

17

3.3K
1

18

22K
3

19

2K
1

20

1K
1

21
独石电容
104
3
100uf
22

1500
1

23

4700
1

24
IC插座
14PIN
2

25
继电器
K
1
有正负
26
实验板
中
1

27
实验板
小
1

四、制作要领
在焊制板时，IC最好装上IC座，注意二极管、IC、继电器方向，必须确认后才能焊上，超声波换能器发射与接收时分开的，接脚与外壳焊在一起时GND，不要装反。LED，超声波换能器，开关装在外壳上再以引线焊在印制板上。焊的时候不要把芯片插到IC座上，防止烧坏芯片
五，电路调试
（1）调节发射机的可变电阻，使发射机所发射的频率为40KHZ；
（2）接收与发射接上电源；
（3）将发射与接收器相距3M相对放置（是超声波换能器相向）；
（4）一直按住发射器的开关，用示波器测下有没有信号输出，然后调整发射器之VR直到接收机上接收到信号（用示波器测下）；
（5）每隔2秒按一次开关，此时接收机上ON（红）LED应依序亮一熄，亮一熄，此即表示ON/OFF动作正常；
（6）将距离拉至5米，并重复调整（4）（5）项；
（7）经以上程序若一切正常即调整完毕。
本机的制作非常简单，只要零件正常，安装正确，成功率应是百分之百，若安装后有问题，首先应详细检查零件安装是否有误，确认后检查电路板是否有短路、开路、断路，以及焊接是否有误，是否有虚焊，如果距离不够远，试着调试一下发射机的发射信号的频率是否为40KHZ，，然后接上电源再重新调试。
六、心得体会
在这次试验中，通过自己的努力和老师的帮助，我成功的完成了这个实验作品，让我的心里小小兴奋了一把。本次试验，让我的动手能力得到了进一步的提高，也让我对电子设计这一块的内容得到了更好的了解和强烈的兴趣，让我更好的了解了一些芯片的功能，像CD4011、CD4069等，这次实验大家都很积极、认真、努力的制板、焊线，基本上都很早就做好了，也让我熟练了那些制PCB板的软件，这些都是我们以后走上社会的强有力的武器。