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1、 创新设计与实践题 目: 亚超声遥控开关的设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 讲师 评语及成绩：指导教师：日 期：2亚超声遥控开关的设计摘要：亚超声遥控开关分为遥控发射头和接收电路两部分，亚超声遥控开关电路由亚超声发射器、亚超声接收放大器、通道译码器、双稳态触发器和继电器驱动电路组成。亚超声遥控开关是一种介于普通的声控制开关和超声遥控开关两者之间的声控制开关，亚超声遥控开关可以应用在楼梯走道灯、台灯、收录机、电视机等家用电器设备上，它采用的声控频率为 18 一 20，而且可利用廉价的压电陶瓷片作为发射、接收声传感器，可靠性高、辐射干扰小、操
2、作便捷，是一种经济、实用的声控制开关。 关键词：亚超声声控制原理 微分电路 双稳触发3前 言 .4第 1 章 超声的发展及应用 .51.1 超声波的发展 .51.2 超声波的特点 .6第 2 章 亚超声遥控开关的概述 .72.1 亚超声的起源及其国内外的发展 .72.2 亚超声遥控开关的技术发展 .9第 3 章 亚超声遥控开关的工作原理 .103.1 亚超声遥控开关的方案实现 .103.2 亚超声遥控开关发射电路设计 .103.4 电源电路设计 .113.5 工作原理 .11第 4 章 亚超声遥控开关的制作 .124.1 亚超声遥控开关的安装 .124.1.1 元器件选择 .124.1.2 安
3、装制作 .134.1.3 调试 .134.2 亚超声遥控开关的实体制作 .13参考文献 .15附录 .164前 言声音控制电源,可以控制电视机,电风扇等 200W 以内的家用电器,插入插头后,再将电器插头插入声控开关,200的房子都可以控制,非常方便,该遥控器根据国际先进的声光控制原理,在 60 平方米的房间内可随意（无线）遥控电视机,影碟机,电灯等一切家用电器开关,会给你的生活带来极大方便,不起床、不动步,轻轻一按,开关一切。不需要拉线开关，只要用手捏一下“带嘴”的橡皮球(气囊)，就可控制家用电器的“开”与“关”，达到家用电器的声控化目的。目前，市场上具有遥控功能的开关种类有声控，光控，红外
4、控制等。其中，亚超声遥控开关具有控制可靠性高、辐射干扰小、操作便捷等优点。本文所介绍的亚超声遥控电路设计简洁、工作稳定、等机功耗低、制作成本低。组装时要注意：由于本电路工作频率低，总增益又不是太大，不易发生自激或其他异常现象。对元件要求不高，比如二极管选用较为常见的 IN4001，PNP 三极管可以选用 9012，NPN 三极管可以选用 9013 等。只要元件性能良好，安装无误，基本上一装即可。5第 1 章 超声的发展及应用1.1 超声波的发展声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动。譬如，鼓面经敲击后，它就上下振动，这种振动状态通过空气
5、媒质向四面八方传播，这便是声波。超声波是指振动频率大于20KHz 以上的，人在自然环境下无法听到和感受到的声波。声波是属于声音的类别之一，属于机械波，声波是指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为 16Hz-20KHz。当声波的频率低于 16Hz 时就叫做次声波，高于 20KHz 则称为超声波声波。研究超声波的产生、传播、接收，以及各种超声效应和应用的声学分支叫超声学。产生超声波的装置有机械型超声发生器（例如气哨、汽笛和液哨等） 、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。虽然说人类听不出超声波，但不少动物却有此本领
6、。它们可以利用超声波“导航”、追捕食物，或避开危险物。大家可能看到过夏天的夜晚有许多蝙蝠在庭院里来回飞翔，它们为什么在没有光亮的情况下飞翔而不会迷失方向呢？原因就是蝙蝠能发出 210 万赫兹的超声波，这好比是一座活动的“雷达站”。蝙蝠正是利用这种“声呐”判断飞行前方是昆虫，或是障碍物的。而雷达的质量有几十、几百、几千千克，而在一些重要性能上的精确度、抗干扰能力等,蝙蝠远优于这些现代无线电定位器。深入研究动物身上各种器官的功能和构造,将获得的知识用来改进现有的设备,这是近几十年来发展起来的一门新学科,叫做仿生学。我们人类直到第一次世界大战才学会利用超声波，这就是利用“声呐”的原理来探测水中目标及
7、其状态，如潜艇的位置等。此时人们向水中发出一系列不同频率的超声波，然后记录与处理反射回声，从回声的特征我们便可以估计出探测物的距离、形态及其动态改变。医学上最早利用超声波是在 1942 年，奥地利医生杜西克首次用超声技术扫描脑部结构；以后到了 60 年代医生们开始将超声波应用于腹部器官的探测。如今超声波扫描技术已成为现代医学诊断不可缺少的工具。61.2 超声波的特点束射特性由于超声波的波长短，超声波射线可以和光线一样，能够反射、折射，也能聚焦，而且遵守几何光学上的定律。即超声波射线从一种物质表面反射时，入射角等于反射角，当射线透过一种物质进入另一种密度不同的物质时就会产生折射，也就是要改变它的
8、传插方向，两种物质的密度差别愈大，则折射也愈大。吸收特性声波在各种物质中传播时，随着传播距离的增加，强度会渐进减弱，这是因为物质要吸收掉它的能量。对于同一物质，声波的频率越高，吸收越强。对于一个频率一定的声波，在气体中传播时吸收最历害，在液体中传播时吸收比较弱，在固体中传播时吸收最小。超声波的能量传递特性超声波所以往各个工业部门中有广泛的应用，主要之点 还在于比声波具有强大得多的功率。为什么有强大的功率呢?因为当声波到达某一物资中时，由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动，振动的频率和声波频率样，分子振动的频率决定了分子振动的速度。频率愈高速度愈大。物资分子由于振动所获得的能量除了与分子的质量
9、有关外，是由分子的振动速度的平方决定的,所以如果声波的频率愈高，也就是物质分子愈能得到更高的能量、超声波的频率比声波可以高很多，所以它可以使物资分子获得很大的能量；换句话说，超声波本身可以供给物质足够大的功率。超声波的声压特性当声波通入某物体时,由于声波振动使物质分子产生压缩和稀疏的作用，将使物质所受的压力产生变化。由于声波振动引起附加压力现象叫声压作用。由于超声波所具有的能量很大，就有可能使物质分子产生显诸的声压作用、例如当水中通过一般强度的超声波时，产生的附加压力可以达到好几个大气压力。液体中存起着如此巨大的声压作用，就 会引起值得注意的现象。当超声波振动使液体分子压缩时，好象分子受到来直
10、四面八方的压力；当超声波振动使液体分子稀疏时，好象受到向外散开的拉力，对于液体，它们比较受得住附加压力的作用，所以在受到压缩力的时候；不大会产生反常情形。但是在拉力的作用下，液7体就会支持不了,在拉力集中的 地方，液体就会断裂开来，这种断裂作用特别容易发生在液体中存在杂质或气泡的地方，因为这些地方液体的强度特别 低，也就特别经受不起几倍于大气压力的拉力作用。由于发生断裂的结果，液体中会产生许多气泡状的小空腔，这种空泡存在的时间很短，一瞬时就会闭合起来。空腔闭合的时候会 产生很大的瞬时压力，一般可以达到几千甚至几万个大气压力。液体在这种强大的瞬时压力作用下，温度会骤然增高。 断裂作用所引起的互大
11、瞬时压力，可以使浮悬在液体中 的固体表面受到急剧破坏。我们常称之为空化现象。第 2 章 亚超声遥控开关的概述2.1 亚超声的起源及其国内外的发展自从爱迪生发明了电灯以来，电灯成为现代人们生活中不可缺少的照明用具。随着社会的发展，人们生活水平的提高，家居照明的灯具品种越来越多样化，为了适应家居不同场合的需求，大多都装饰有多种不同光源、不同颜色、不同亮度的各类新颖灯饰。如何能方便地、便随心所欲地调控每盏灯，成为当今的热门话题。灯具的控制，离不开“开关” 。开关由单刀开关到双刀开关，从单联到多联，从拉线开关到触摸式延时开关，从红外感应到调光开关，均没有能改变传统的接线方式和使用上的缺撼。大多墙壁开关
12、只是在外观上不断翻新，难道没有人想过各类智能型的开关吗？想过！早在几十年前就有人搞过，比如各类方式遥控的、无级调光的，光控的和最近几年出现的(电脑)集中控制等。但大多数没有兴起来，为什么？难道人们不需要吗？答案是否定的。具我个人观点：一是人们物质生活水平发展的制约。二是有些发明的实用性差，比如电脑(单板机)集中控制，很难想象谁能去打开电脑后去调度每盏灯。三是这类产品的性能质量还不完善，不能适应批量生产。四是传统的用电布线，本人认为是最主要的因素，它制约了这些技术的发。随着人类科学技术的发展而产生了另一种更优越的开关，遥控开关。至少目前声控和红外线遥控产品还是很不成熟的产品，如果在短期之内在技术上解决不了，将是个淘汰产品。但是介于两者之间的一种叫亚超声遥控开关可以大幅度克服这样的缺点，亚超声遥控它采用的声控频率为 18 一 20kHz，而且8可利用廉价的压电陶瓷片作为发射、接收声传感器，它具有控制可靠性高、辐射干扰小、操作便捷等优点，是一种经济、实用的声控制开关。因此从遥控形式上说，亚超声遥控开关将可能会是是发展的主流和必然趋势。现今的市场中，开关插座和从前相比，已经大不一样了。在追求个性的时代。开关产品也和手机一样，在独具匠心的创意、风格各异的设计、精美绝伦的款式上展示着自己安全开关功效之外的独特
