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亞超聲遙控電路制作及改進,Wireless remote controller
關鍵字：超聲，遙控
作者：王平
一、電路分析
亞超聲遙控電路由直流供電、聲波換能器、選頻放大、觸發信號產生、雙穩態電路、控制電路及指示部分等組成，雖然是較成熟的綜合實訓電路，但因其實用性強，在改進、拓展電路功能方面仍留有許多空間。
其原理方框圖如上圖所示，電原理圖如下圖所示。
220V交流電壓經電容降壓式Rl、Cl降壓后直接送到橋式整流電路Vl—V4進行整流，再經過C2濾波得到約20V左右的較平滑的直流電，又經過降壓電阻R2和濾波電容C3后得到約8V左右的直流電壓（以上電壓是指開關“斷開”時的電壓，開關“閉合”時，以上電壓會降低，C2、C3兩端電壓分別約為7.5V和2.5V），即為整個電路的直流供電電源。
VT1和VT2組成觸發信號產生電路，R3是VT1的偏置電阻，可以調節遙控靈敏度，聲波換能器ZD(帶蜂鳴腔的壓電陶瓷片)、電感L、電容器C4組成并聯諧振電路，諧振頻率約為18kHz。當氣囊發出18kHz亞超聲波時，聲波換能器ZD將接收到的亞超聲波信號轉換成相應的電信號，經過VT1放大，由三極管VT1的集電極并聯諧振回路選取18kHz信號，再通過耦合電容C5送到三極管VT2進行放大和整形，以負尖脈沖形成經R5、C6輸出，即產生了能控制雙穩態電路的觸發信號。
VT3、VT4等元件構成典型的雙穩態電路，該電路具有對稱性，由于VT3和VT4的性能參數不可能絕對一致，當VT4放大能力略好于VT3時，有負尖脈沖輸入時，首先VT4導通，VC4≈0.3V，促使VT3截止，這是一種穩定狀態；當又有尖脈沖輸入時，VT4由導通變成截止。VT3由截止變成導通，這又是一種穩定狀態。VT4導通時，VC4—0.3V，通過R12使VT5截止，VC5輸出高電平，繼電器J兩端的電壓為O，開關J是“斷開”的，發光二極管LED也不亮。即遙控開關處于“斷開”狀態。當VT4截止時，VC4≈8V，通過R12使VT5飽和導通，vc5≈0.3V，繼電器兩端的電壓約為12V，開關J是“閉合”的，發光二極管LED發光指示，即遙控開關處于“關閉”狀態，插在遙控開關上的用電設備即可工作。
二、元件選擇
二極管Vl～V8選用1A、1000V的1N4007型二極管，特別是Vl~V4，要保證其耐壓不低于400V。VT2選用PNP型三極管9012或9015，放大倍數B>200，其余選用NPN型9014三極管，VT3、VT4要求盡可能特性一致，放大倍數B>100。降壓電容器Cl的容量是0.47μF，耐壓400V，應當選用優質的滌綸電容器，其余主要元器件按下圖參數選擇。繼電器J選用工作電壓為12V的小型繼電器，型號是4098。電感器L的電感量是6.8mH。
三、裝配要求和方法
工藝流程：準備→熟悉工藝要求→繪制裝配草圖→核對元件數量、規格、型號→元件檢查→元器件預加工→電路板裝配、焊接→總裝加工→自檢和互檢�！ �
首先對照元器件清單，認真查對元件及配件的數量，并用萬用表檢測阻容元件、二極管、三極管等元件的質量。然后看懂原理圖，熟悉印刷電路板。依照電路整體結構，除二極管采用臥式安裝外，其余阻容元件、三極管等元器件采用立式安裝，并緊靠電路板，安裝電解電容器、發光二極管、整流二極管，三極管的有極性元件時注意方向，千萬不要插反裝錯。繼電器的焊接時間不要過長，否則會損壞開關觸點，兩個銅件（插座）要求焊接要牢固，不能有松動，另兩個銅件（插頭）用“十”字起子固定在印刷電路板上。聲波換能器裝在前機殼的蜂鳴腔內，用電烙鐵將周邊的塑料溶化后固定蜂鳴腔，再用熱溶膠固定其兩根引出線，直接焊在電路板相應位置。聲波換能器若裝配不好，將直接影響遙控距離，不可大意。
在通電測試前，對已完成裝配、焊接的工件仔細檢查質量，重點是裝配的準確性，包括元件的位置、有極性元件的極性、電源變壓器的一次側、二次側等；焊點質量應該無虛焊、假焊、及搭焊，無空隙、毛刺等；應無影響安全性指標的缺陷；未通電情況下用萬用表在路電阻測量法對裝配好的電路板進行檢測；元器件整形。
由于電路板直接與220V電源相接，安全性尤為重要。
四．調試要求和方法
為保證安全，先在C2兩端接入12～20V直流電源，檢測用氣囊能否使繼電器動作，如能正常開和關，即可裝好外殼，進行交流調試，將遙控開關插入220V的交流電源上，把需要遙控的負載電器插入遙控開關的插座中，捏動氣囊既可在10m內有效控制電路的開和關。
注意：可用實驗電源12~16V直流檔調試，加在C2兩端，在LED發光時（繼電器J吸合），其端電壓約為7.5V。實際一般C2電壓在10V以上均可工作。
上圖所示電路可以控制200VA左右的電器。如果被控制電路功率較大或電感性負載（如：電風扇、空調、電動機等），需要更換接觸點功率較大的繼電器。
熟悉函數信號發生器面板，利用Sl01函數信號發生器觀察相關的方波及分頻。
五．故障的排除及改進
�、偻奓ED指示燈不亮：檢查Rl或R2是否燒壞開路，電路中是否存在短路故障。VT2的be結虛焊或開路，也會出現上述故障。檢查時，可以瞬間短路c、e兩端，如繼電器J有動作，則故障在VT2之前。否則重點檢查雙穩態電路VT3、VT4、V6、V7、C7、C8相關元器件，是否存在虛焊或其它問題。在電壓基本正常時，可以測量VT3、VT4、VT5基極電壓，在按動氣囊時，電壓約在0.05-0.7V之間擺動，如果正常，則為VT5不良。
�、谶b控時，可以使J吸合，但不能釋放，被控用電器不能夠切斷電源。重點查C7、V6、R8是否有虛焊、開路等故障，VT5有無擊穿。如繼電器不斷吸合和釋放，一般為C2虛焊或開路（容量減小也會）。另一類情況：電路只翻轉一次，即每次插電后，可以遙控吸合，但不能遙控斷電，通常為C7、C8其中之一容量減少，也可能是V6、V7中有一只擊穿所致。
�、廴绨l現遙控時LED亮，但繼電器不吸合情況，大多是因為C2兩端電壓（一般要求大于10V）過低所致。這時應當注意檢查負載是否過重，R2后的電路是否有短路情況。
�、苋绻l現繼電器銜鐵不停地吸合顫抖的聲音，幾秒鐘后停止，同時伴隨LED熄滅，繼電器銜鐵最終失電釋放，一般則是由于C2容量不足或減�。ㄐ∮�10μF）所致。
�、菀恍┑胤较奶煲螂娋W電壓過低（低于160V），也會造成C2兩端電壓過低等，使繼電器不吸合，這時可適當增加Cl到0.68μF，即可使電路正常工作。
�、捱b控距離近：如電路裝配正確，可將原來的耦合電容C5(1μF)改成4.7μF或6.8μF增加遙控距離。
降壓電阻Rl在l00-750kQ其間選擇，C4容量下降或偏差過大，也會使遙控距離變近。由于元器件參數的離散性，諧振電容C4調試容量一般在0.01~0.022μF間選擇，均可正常工作。另外，三極管VT1放大倍數選擇過小，聲波換能器性能不佳等，都會造成遙控距離過近。
�、咴谙鹌饽覔p壞或缺失情況下，換成醫用滴眼藥用容量約為20ml左右的塑料小瓶替代，配上原來的發聲哨頭，并且密封好接口，使用效果也不錯。缺點：滴眼藥用塑料小瓶耐用性差，但取材容易，不失為一種方便的替代品。
�、酁榇_保在剛開始加電時，VT4能夠飽和導通，VT3處于截止狀態，在VT3基極與地（發射極）之間并聯一只2200P~0.022μF的電容，可改善電路特性。
�、嵯氯鐖D中所示改裝電路，分別將圖中的A、B點及接地端接到相應位置。使其成為紅外、亞超聲波遙控兩用開關電路�？梢杂秒娨暀C遙控器直接控制，也可以替代因為缺失遙控氣囊不能使用的情況，使用非常方便。
�、怛寗涌煽毓钑r，將繼電器J去除，串聯一個100～200Q電阻至控制極G（雙向可控硅），可控硅型號為TLC336。
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