[实用新型]超声波运动感应开关

说明书

本实用新型属运动自动控制领域，更具体地说，它涉及一种超声波运动感应开关。

目前市场上的感应开关种类很多，电路各异，但归纳超来不外是触摸式和感应式。触摸式是通过触摸使极板电位或电荷变化，经变换放大去驱动开关电路。感应式是当人体或物体接近作用区时，其电荷或电容分布发生变化，通过高灵敏度的检测放大转换电路转换为电脉冲驱动开关动作。但现有的这些感应开关大都由分离元件组成，灵敏度差，作用距离不可调或可调范围很少，电源非串联方式不能直接取代电器的电源开关，还有的要求感应极板与地平行，安装困难，而且这些开关大都工作在射频或微波，其辐射对人体有害。

本实用新型的目的是提供一种新型的能克服上述缺陷的超声波运动感应开关。这种开关工作在对人体无害的超声波段、灵敏度极高，作用距离大幅度可调，而且安装方便，应用范围广泛。

本实用新型的发明者创造性地将超声波多卜勒效应应用于感应开关。众所周知，所谓多卜勒效应是当声源与人体或物体相对于介质有相对运动时，人体或物体接收和反射的频率与声源的频率不同。本实用新型正是利用这一原理，将反映人体或其它物体在超声波场中运动所产生的频率差信号取出，变换成电脉冲去驱动电子开关，完成开关电源的功能。

它由如下电路组成：超声波发射电路、超声波接收放大电路、检波电路、差拍信号放大比较电路、驱动触发电路和电源电路，超声波发射电路和超声波接收放大电路经超声波换能器Y1、Y2相耦联，超声波接收放大电路经耦合电容C5连接到检波电路的检波管D1、D2上，检波电路经隔离电容器C7连接到差拍信号放大比较电路的放大器U_2A的输入端3上，差拍信号放大比较电路的比较器U_2B的输出端7经电阻R12连接到驱动触发电路的隔离二极管D3上，驱动触发电路U_2C的输出端8经电阻R14与可控硅连接或者在进行光电隔离后经二极管D13与可控硅连接，经稳压后的电源Vcc向各电路送电。

下面将参照附图和最佳实施例对本实用新型的超声波运动感应开关进行更详细地说明。

图1是本实用新型的电路结构方框图

图2是电源为并联式的超声波运动感应开关的电路图；

图3是电源为串联式的超声波运动感应开关的电路图；

由图1可见，超声波运动感应开关电路由以下几部分组成：

1、超声波发射部分        2、超声波接收放大部分

3、检波部分        4、差拍信号放大比较部分

5、驱动触发部分        6、光敏或其它控制部分

7、电源部分        8、负载

现对以上各部分分别进行说明。

一、超声波发射部分：如图2左下部分所示，它包括超声波振荡器，放大器和超声波换能器Y₁。超声波振荡器由晶体管Q₁、Q₂、电阻R₁、R₂组成，产生频率约39kHz的超声波振荡，经晶体管Q₂放大后，由超声波换能器Y₁发射。二极管D₉用以防止电流泄漏；L₁C₁在振荡频率谐振以使输出最大。

二、超声波接收放大部分：如图2中左上部分所示，它包括超声波换能器Y₂和三极放大器。Y₂接收由Y₁发来的频率为f₁的超声波信号和在波场内运动的物体反射的频率为f₂的超声波信号，它们经过Y₂后即转换为电信号。所接收的信号f₁f₂及其和、差频信号f₁＋f₂、f₁－f₂经由三只倒相器4069组成的三级放大器U_1A、U_1B、U_1C三极放大以提高感应灵敏度。R₃、R₄为反馈电阻，用以调整工作点使反相器工作在线性段，C₂、C₃、C₅为隔直电容，L₂、C₄要与U_1C匹配以获得最大输出。