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      亞超聲遙控電路制作及改進(jìn)

       司南978 2015-05-07

      亞超聲遙控電路制作及改進(jìn),Wireless remote controller

      關(guān)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(fā)信號(hào)產(chǎn)生、雙穩(wěn)態(tài)電路、控制電路及指示部分等組成,雖然是較成熟的綜合實(shí)訓(xùn)電路,但因其實(shí)用性強(qiáng),在改進(jìn)、拓展電路功能方面仍留有許多空間。
       
      亞超聲遙控電路制作及改進(jìn)Wireless remote controller
       
      其原理方框圖如上圖所示,電原理圖如下圖所示。
        
      亞超聲遙控電路制作及改進(jìn)Wireless remote controller
       

        220V交流電壓經(jīng)電容降壓式Rl、Cl降壓后直接送到橋式整流電路Vl—V4進(jìn)行整流,再經(jīng)過(guò)C2濾波得到約20V左右的較平滑的直流電,又經(jīng)過(guò)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(kāi)關(guān)“斷開(kāi)”時(shí)的電壓,開(kāi)關(guān)“閉合”時(shí),以上電壓會(huì)降低,C2、C3兩端電壓分別約為7.5V和2.5V),即為整個(gè)電路的直流供電電源。
        
        VT1和VT2組成觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路,R3是VT1的偏置電阻,可以調(diào)節(jié)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(lián)諧振電路,諧振頻率約為18kHz。當(dāng)氣囊發(fā)出18kHz亞超聲波時(shí),聲波換能器ZD將接收到的亞超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào),經(jīng)過(guò)VT1放大,由三極管VT1的集電極并聯(lián)諧振回路選取18kHz信號(hào),再通過(guò)耦合電容C5送到三極管VT2進(jìn)行放大和整形,以負(fù)尖脈沖形成經(jīng)R5、C6輸出,即產(chǎn)生了能控制雙穩(wěn)態(tài)電路的觸發(fā)信號(hào)。
        
        VT3、VT4等元件構(gòu)成典型的雙穩(wěn)態(tài)電路,該電路具有對(duì)稱性,由于VT3和VT4的性能參數(shù)不可能絕對(duì)一致,當(dāng)VT4放大能力略好于VT3時(shí),有負(fù)尖脈沖輸入時(shí),首先VT4導(dǎo)通,VC4≈0.3V,促使VT3截止,這是一種穩(wěn)定狀態(tài);當(dāng)又有尖脈沖輸入時(shí),VT4由導(dǎo)通變成截止。VT3由截止變成導(dǎo)通,這又是一種穩(wěn)定狀態(tài)。VT4導(dǎo)通時(shí),VC4—0.3V,通過(guò)R12使VT5截止,VC5輸出高電平,繼電器J兩端的電壓為O,開(kāi)關(guān)J是“斷開(kāi)”的,發(fā)光二極管LED也不亮。即遙控開(kāi)關(guān)處于“斷開(kāi)”狀態(tài)。當(dāng)VT4截止時(shí),VC4≈8V,通過(guò)R12使VT5飽和導(dǎo)通,vc5≈0.3V,繼電器兩端的電壓約為12V,開(kāi)關(guān)J是“閉合”的,發(fā)光二極管LED發(fā)光指示,即遙控開(kāi)關(guān)處于“關(guān)閉”狀態(tài),插在遙控開(kāi)關(guān)上的用電設(shè)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(shù)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(shù)B>100。降壓電容器Cl的容量是0.47μF,耐壓400V,應(yīng)當(dāng)選用優(yōu)質(zhì)的滌綸電容器,其余主要元器件按下圖參數(shù)選擇。繼電器J選用工作電壓為12V的小型繼電器,型號(hào)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(zhǔn)備→熟悉工藝要求→繪制裝配草圖→核對(duì)元件數(shù)量、規(guī)格、型號(hào)→元件檢查→元器件預(yù)加工→電路板裝配、焊接→總裝加工→自檢和互檢?! ?/div>
          首先對(duì)照元器件清單,認(rèn)真查對(duì)元件及配件的數(shù)量,并用萬(wàn)用表檢測(cè)阻容元件、二極管、三極管等元件的質(zhì)量。然后看懂原理圖,熟悉印刷電路板。依照電路整體結(jié)構(gòu),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(fā)光二極管、整流二極管,三極管的有極性元件時(shí)注意方向,千萬(wàn)不要插反裝錯(cuò)。繼電器的焊接時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng),否則會(huì)損壞開(kāi)關(guān)觸點(diǎn),兩個(gè)銅件(插座)要求焊接要牢固,不能有松動(dòng),另兩個(gè)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(jī)殼的蜂鳴腔內(nèi),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(yīng)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(cè)試前,對(duì)已完成裝配、焊接的工件仔細(xì)檢查質(zhì)量,重點(diǎn)是裝配的準(zhǔn)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(cè)、二次側(cè)等;焊點(diǎn)質(zhì)量應(yīng)該無(wú)虛焊、假焊、及搭焊,無(wú)空隙、毛刺等;應(yīng)無(wú)影響安全性指標(biāo)的缺陷;未通電情況下用萬(wàn)用表在路電阻測(cè)量法對(duì)裝配好的電路板進(jìn)行檢測(cè);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(diào)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(cè)用氣囊能否使繼電器動(dòng)作,如能正常開(kāi)和關(guān),即可裝好外殼,進(jìn)行交流調(diào)試,將遙控開(kāi)關(guān)插入220V的交流電源上,把需要遙控的負(fù)載電器插入遙控開(kāi)關(guān)的插座中,捏動(dòng)氣囊既可在10m內(nèi)有效控制電路的開(kāi)和關(guān)。
        
        注意:可用實(shí)驗(yàn)電源12~16V直流檔調(diào)試,加在C2兩端,在LED發(fā)光時(shí)(繼電器J吸合),其端電壓約為7.5V。實(shí)際一般C2電壓在10V以上均可工作。
        
      亞超聲遙控電路制作及改進(jìn)Wireless remote controller

        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(fù)載(如:電風(fēng)扇、空調(diào)、電動(dòng)機(jī)等),需要更換接觸點(diǎn)功率較大的繼電器。
        
        熟悉函數(shù)信號(hào)發(fā)生器面板,利用Sl01函數(shù)信號(hào)發(fā)生器觀察相關(guān)的方波及分頻。
      五.故障的排除及改進(jìn)
        
       ?、偻奓ED指示燈不亮:檢查Rl或R2是否燒壞開(kāi)路,電路中是否存在短路故障。VT2的be結(jié)虛焊或開(kāi)路,也會(huì)出現(xiàn)上述故障。檢查時(shí),可以瞬間短路c、e兩端,如繼電器J有動(dòng)作,則故障在VT2之前。否則重點(diǎn)檢查雙穩(wěn)態(tài)電路VT3、VT4、V6、V7、C7、C8相關(guān)元器件,是否存在虛焊或其它問(wèn)題。在電壓基本正常時(shí),可以測(cè)量VT3、VT4、VT5基極電壓,在按動(dòng)氣囊時(shí),電壓約在0.05-0.7V之間擺動(dòng),如果正常,則為VT5不良。
        
       ?、谶b控時(shí),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(diǎn)查C7、V6、R8是否有虛焊、開(kāi)路等故障,VT5有無(wú)擊穿。如繼電器不斷吸合和釋放,一般為C2虛焊或開(kāi)路(容量減小也會(huì))。另一類情況:電路只翻轉(zhuǎn)一次,即每次插電后,可以遙控吸合,但不能遙控?cái)嚯?,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。
        
        ③如發(fā)現(xiàn)遙控時(shí)LED亮,但繼電器不吸合情況,大多是因?yàn)镃2兩端電壓(一般要求大于10V)過(guò)低所致。這時(shí)應(yīng)當(dāng)注意檢查負(fù)載是否過(guò)重,R2后的電路是否有短路情況。
        
       ?、苋绻l(fā)現(xiàn)繼電器銜鐵不停地吸合顫抖的聲音,幾秒鐘后停止,同時(shí)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∮?0μF)所致。
        
        ⑤一些地方夏天因電網(wǎng)電壓過(guò)低(低于160V),也會(huì)造成C2兩端電壓過(guò)低等,使繼電器不吸合,這時(shí)可適當(dāng)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(lái)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(guò)大,也會(huì)使遙控距離變近。由于元器件參數(shù)的離散性,諧振電容C4調(diào)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(shù)選擇過(guò)小,聲波換能器性能不佳等,都會(huì)造成遙控距離過(guò)近。
        
       ?、咴谙鹌饽覔p壞或缺失情況下,換成醫(yī)用滴眼藥用容量約為20ml左右的塑料小瓶替代,配上原來(lái)的發(fā)聲哨頭,并且密封好接口,使用效果也不錯(cuò)。缺點(diǎn):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(kāi)始加電時(shí),VT4能夠飽和導(dǎo)通,VT3處于截止?fàn)顟B(tài),在VT3基極與地(發(fā)射極)之間并聯(lián)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(diǎn)及接地端接到相應(yīng)位置。使其成為紅外、亞超聲波遙控兩用開(kāi)關(guān)電路??梢杂秒娨暀C(jī)遙控器直接控制,也可以替代因?yàn)槿笔нb控氣囊不能使用的情況,使用非常方便。
       
       ?、怛?qū)動(dòng)可控硅時(shí),將繼電器J去除,串聯(lián)一個(gè)100~200Q電阻至控制極G(雙向可控硅),可控硅型號(hào)為T(mén)LC336。
       
       

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