该超声波运动检测器电路项目从4至7米的距离拾取包括人在内的任何物体的运动。一旦检测到运动,电路的输出就会亮起一个红色LED,指示存在障碍物或入侵者。
但是,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,触发记录设备或可能联系执法部门。此外,该电路可以设计为在检测到人员或入侵者在其检测范围内移动时播放消息。
超声波运动检测器的电路图如下图所示。
9 V PP3电池B1可立即为电路的几级供电。还可以看到电池附有78L05稳压器IC3,该稳压器为电路的其他各个级提供5 V DC电源。
发射器级本质上是使用4049 CMOS HEX逆变器IC2开发的晶体控制松弛振荡器。IC 4049 部分之一 IC2c 与电阻 R21 和 R22
以及电容器 C11 和 C12 一起“撞击”40 kHz 晶体,迫使其进入连续振荡状态。
IC 4049 部分的其余部分表现类似于线性缓冲器,用于操作 40 kHz 超声波换能器 设备 BZ2。
接收者
接收器级由 4 个交流耦合部分组成,每个部分使用 IC LM324 的四个运算放大器之一构建。在第一级,围绕R1和R2产生的输入电压通过40
kHz超声波接收器传感器BZ1进行调制,调制后的信号随后发送到IC1a,在那里放大频率。
接收器换能器拾取发射机变送器BZ2产生的任何类型的反射频率。
如果没有任何运动,则生成的包络信号波形仅以直线的形式产生。
二极管D1和电阻R8就像负峰值检测器一样工作,用于提取包络信号。
第二级围绕IC1b配置,再次放大提取的信号。IC1b时间常数非常慢,可确保可以轻松跟踪包络信号。
从第二级产生的输出是决定包络强度的电压电平。在换能器前面有运动的情况下,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)
在第三级输入端,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。这个阶段拾取这些正脉冲和负脉冲中的每一个。
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%,这阻止了二极管D2或D3的导通。
因此,IC1c的引脚8电位仍然很低。如果信号强度增加超过 +0.7 V(硅二极管的击穿电压),则会导致二极管 D3 正向偏置并导通,使 ICc 的引脚
8 变为高电平。
如果反射的运动信号降至-0.7伏以下,D2将正向偏置并开始导通,这反过来又导致输出变高。因此,该配置的工作方式类似于窗口检测器。它检测反射信号的电压电平,在指定范围以下或之上移动。
单稳态触发器
该超声波运动检测器电路的第4r级围绕IC1d构建。该载物台的配置类似于单稳态触发器。电路的这一部分将通过滤波器进入的任何信号转换为脉冲,该脉冲足够大,可以触发ON晶体管Q1。
一旦BJT Q1激活,LED1就会亮起,它还会产生一个输出电压,该输出电压可用于操作连接的继电器级或与Q1集电极连接的其他报警设备。
该IC1d单稳态触发器提供的时间延迟约为半秒,由电容C8和电阻R18决定。二极管D4的作用是分离充电/放电时间常数。这使得电路在检测到超声波换能器前方的移动后立即激活,并且还确保复位动作延迟约1/2秒。
约 40 kHz 超声波换能器
在超声波运动检测器的第一个图中,我们可以看到两个符号为 BZ1 和 BZ2 的换能器。两者都是40 kHz型超声波换能器。
BZ1是接收器换能器,而BZ2是发射机换能器。
您必须确保两个传感器正确匹配,因此仅将它们作为成对的单元购买。匹配的发射器/接收器 40 kHz
换能器对将在其身体背面印有相应的首字母缩写,如下图所示。
发射器设备的背面将印有后缀T,而接收器单元将在机身的引脚排列侧印有后缀R。
如何设置
通过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 前面没有任何移动。
即使是暖风洗牌,或者风吹拂,或者令人惊讶的是,有人大声聊天,如果灵敏度调整固定在其最大极限,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 微调器电位计调整到大约 4 k 欧姆(简单地说,假设电位计由从零到十的设置组成,所以现在想象一下将其设置为标记四)。
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。您可能需要进行一些实验才能实现最适合您的特定运动检测要求的设置。
如上所述正确设置超声波运动后,就可以检测探头BZ1/BZ2前方5至7米范围内的运动。您可以通过在7米内的传感器周围移动来测试它,您会惊讶地看到该装置如何检测所连接负载的运动和触发器,这可以是继电器或任何所需负载的警报。
使用超声波运动探测器作为防盗报警器
上面解释的超声波运动探测器的最佳应用可能是防盗报警器的形式。
您只需要将电路安装在怀疑窃贼入侵的区域的某个角落。
任何侵入或越过超声波运动探测器监控的限制区域的窃贼都会被立即捕获,并发出连接的警报。
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