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超声波运动检测器电路接收工作原理及电路图

发表时间:2021-09-18 16:00【 阅读量:-

  该超声波运动检测器电路项目可以从4到7米的距离内拾取包括人类在内的任何物体的运动。一旦检测到运动,电路的输出就会点亮红色LED,指示存在障碍物或物体。


  然而,使用连接到检测器电路输出的补充电路级,该设备可以设计为打开灯、警报、触发记录设备,或者联系执法部门。此外,该电路可以设计为在检测到有人或物体在其检测范围内移动时播放消息。


  超声波运动探测器的电路图可以在下图中看到。

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  一个9 V PP3电池B1可立即为电路的几个阶段供电。还可以看到电池与78L05稳压器IC3相连,该稳压器为电路的其他各个阶段提供5 V直流电源。

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  发射器


  发射器级本质上是使用4049 CMOS HEX反相器IC2开发的晶体控制张弛振荡器。IC 4049部分之一,IC2c,连同电阻器R21和R22以及电容器C11和C12,“撞击”40 kHz晶体以迫使其进入连续振荡状态。


  IC 4049的其余部分就像线性缓冲器一样运行40 kHz超声波换能器设备BZ2。


  接收器


  接收器级由4个交流耦合部分组成,每个部分都使用来自IC LM324的四个运算放大器之一构建。在第一阶段,在R1和R2周围产生的输入电压通过40 kHz的超声波接收器换能器BZ1进行调制,调制后的信号随后被发送到IC1a,在那里频率被放大。


  接收换能器接收由发射换能器BZ2产生的任何类型的反射频率。


  在没有任何运动的情况下,产生的包络信号波形简单地以直线的形式产生。


  二极管D1和电阻器R8像负峰值检测器一样工作以提取包络信号。


  第二级配置在IC1b周围,它再次放大提取的信号。IC1b时间常数非常缓慢,确保可以轻松跟踪包络信号。


  第二级产生的输出是决定包络强度的电压电平。在换能器前面存在运动时,包络通过正光束或负光束反射信号。


  差分放大器(窗口检测器)


  在第三级输入处,我们可以找到一个围绕IC1c配置的差分放大器,并使用几个二极管D2和D3。这个阶段拾取每个正脉冲和负脉冲。


  在超声波传感器前面没有运动的情况下,IC1b的引脚7电位是电源电压的50%,这会阻止二极管D2或D3导通。


  IC1c的引脚8电位因此保持低电平。如果信号强度增加超过+0.7伏(硅二极管的击穿电压),会导致二极管D3正向偏置并导通,从而使ICc的引脚8变高。


  如果反射的运动信号低于-0.7伏,D2将被正向偏置并开始导通,从而导致输出变高。因此,该配置像窗口检测器一样工作。它检测低于或超过指定范围的反射信号的电压电平。


  单稳态触发器


  该超声波运动检测器电路的第4级围绕IC1d构建。这个阶段的配置就像一个单稳态触发器。这部分电路将通过滤波器进入的任何信号转换为脉冲,该脉冲大到足以触发晶体管Q1导通。


  一旦BJT Q1激活,LED1就会亮起,它还会产生一个输出电压,该电压可用于操作连接的继电器级或与Q1集电极相连的其他报警设备。


  该IC1d单稳态触发器提供的时间延迟约为半秒,由电容器C8和电阻器R18决定。二极管D4的作用是分离充放电时间常数。这允许电路在超声波换能器前面检测到移动时立即激活,并额外确保重置操作有大约1/2秒的延迟。


  约40 kHz超声波换能器


  在超声波运动检测器的第一个图中,我们可以看到两个换能器,符号为BZ1和BZ2。两者都是40 kHz型超声波换能器。


  BZ1是接收换能器,而BZ2是发射换能器。


  您必须确保两个换能器正确匹配,因此只能将它们作为配对装置购买。匹配的发射器/接收器40 kHz换能器对将在其机身背面印有各自的首字母,如下图所示。


  发射器设备的背面印有后缀T,而接收器的后缀R印在机身的引脚侧。

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  如何设置


  最好通过一个固定的直流稳压电源适配器打开超声波运动检测器电路。将电路安装在无噪音的房间内,传感器BZ1/BZ2前面没有任何物体移动。


  如果将灵敏度调节固定到最大极限,即使是暖风或风吹,或者令人惊讶的是,有人大声聊天也可以激活运动检测器。为电路供电后,让设备稳定至少20秒,以确保整个电路在电气上“平静下来”。


  通过您的视觉将1M微调电位计调整到大约4 k欧姆(简单地说,假设电位计由从0到10的设置组成,因此现在想象将其设置在标记4处)。


  在大约3 k欧姆的向下调整时,电路很可能变得过于敏感并可能自触发。您可能需要通过一些实验来实现最适合您特定运动检测要求的设置。

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