超聲波接近探測器,Ultrasonic Detector

用超聲波壓電陶瓷換能器，工作在40kHz的匹配對，組成發(fā)射和接收網(wǎng)絡(luò)，外加電源構(gòu)成的超聲波接近探測器，如附圖所示。這種能探測人身接近的裝置，有廣泛的用途，例如在展廳的展臺上，當(dāng)對產(chǎn)品感興趣的參展者接近產(chǎn)品展臺時，可立即自動觸發(fā)播放預(yù)先錄制好介紹所展產(chǎn)品的音／視頻信息。也可用于為確保安全，防止閑人靠近的安防場所等。

圖1是發(fā)射電路，該電路由CMOS時基電路IC7555(IC1)組成超聲波發(fā)射器。由7555和外接元件構(gòu)成一種雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，用電位器UR1調(diào)整頻率，調(diào)整到超聲壓電陶瓷發(fā)射的40kHz諧振頻率。T1、T2互補(bǔ)對管組成換能器TX1的緩沖激勵器．激勵TX1定向發(fā)射超聲波。因換能器吸收了IC1的峰值電流，所以電路振蕩十分穩(wěn)定。

圖2是接收電路，為了可靠吸收人體接近反射的微弱超聲波信號，接收電路的前置級．由N1、N2組成兩級高增益放大器，預(yù)先對超聲波接收換能器RX1，所接收的超聲波反射信號進(jìn)行放大(每級增益的80倍)。放大輸出信號經(jīng)D1檢波后，進(jìn)入由C5和R10組成的濾波電路，旁路掉超聲區(qū)域內(nèi)環(huán)境瞬時噪聲(雜波)和40kHz超聲波基頻，只取出反射信號的負(fù)電平。

該負(fù)電平送至由N3組成的比較器反相輸入端，與正相端基準(zhǔn)電平比較后，輸出正脈沖。也即將不太規(guī)則的反射信號，整形成很規(guī)整的觸發(fā)脈沖信號，同時LED1點亮。

利用該脈沖．可觸發(fā)定時器或單穩(wěn)態(tài)電路，轉(zhuǎn)換成所需的寬脈沖控制信號，去控制相應(yīng)的如前所述的應(yīng)用場合。

這里的N1、N2，N3采用四運(yùn)放LM324，不僅價格低、性能好；開環(huán)增益高、帶寬、偏置電流小，而且可單電源工作。也可采用CA3130或CA3140等單運(yùn)放。

所述電路采用印制板(PCB)安裝，試制時可采用市上常見的萬用試驗PCB板．最好選用焊盤孔距為2．54mm的標(biāo)準(zhǔn)型，以便插接集成芯片工作。但發(fā)射和接收電路應(yīng)配合互校，方法是首先相對調(diào)準(zhǔn)發(fā)射接收頻率(調(diào)VR1)，逐漸拉開距離調(diào)校，達(dá)到最佳匹配；然后調(diào)整超聲發(fā)射信號，選取經(jīng)特定位置的接近者，反射接收后的信號最大、干擾最小的最佳接收位置。

圖3是T1、T2引腳配置圖．圖4是超聲壓電陶瓷換能器(40kHz)的安裝示意圖。