專利名稱：超聲電子開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自動控制領(lǐng)域，具體而言是運用超聲波反射原理，通過對回波時間的判別，實現(xiàn)自動通斷的超聲電子開關(guān)，可應(yīng)用于單路或多路開關(guān)控制系統(tǒng)。
常見的電子開關(guān)運用聲、光、電接收原理已得到廣泛應(yīng)用，如紅外反射式自控節(jié)水器和超聲動態(tài)反射式自控節(jié)水器(參見中國專利90209405.X和91217990.2)均是采用對反射信號的判別而實現(xiàn)開關(guān)功能的。上述電子開關(guān)在應(yīng)用上受到一定限制，例如用于自動淋浴開關(guān)，其作用距離和水霧干擾控制精度將受到限制和影響。
本實用新型的目的是提供一種可用于多種控制功能的超聲電子開關(guān)，其具有抗干攏能力強，低功耗的特點。


圖1、超聲電子開關(guān)的原理方框圖圖2、自動淋浴器的電原理圖圖3、自動淋浴器結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)以圖1所示原理方框圖來說明本實用新型的目的是如何實現(xiàn)的。
本實用新型主要包括超聲波發(fā)射器，超聲波接收及選頻放大器，檢波及放大電路、比較器、驅(qū)動器和開關(guān)元器件，其特點是設(shè)有脈沖發(fā)生器與循環(huán)分配器相連接，分配器的兩個輸出端分別與超聲波發(fā)射器和檢波器的控制門相連接。
(1)、脈沖發(fā)生器的脈沖信號觸發(fā)循環(huán)分配器，其輸出端接超聲波發(fā)射器，對應(yīng)于t0～t1期間內(nèi)發(fā)射出一串超聲波，指向探測區(qū)。
(2)、循環(huán)分配器的輸出端接檢波放大電路的控制門電路，并對應(yīng)于t2～t3期間內(nèi)開啟檢波放大器的控制門，以檢出來自超聲波接收器的反射波信號。
(3)、由探測區(qū)來的超聲反射信號經(jīng)超聲接收及選頻放大器，檢波放大電路及比較器由驅(qū)動電路控制開關(guān)元器件如電磁閥、繼電器、可控硅等動作，實現(xiàn)開關(guān)功能。
圖2所示為本實用新型應(yīng)用于自動淋浴器的電原理圖。
由晶體管BG1、BG2、電阻R1～R3、電容C1接成脈沖發(fā)生器，提供給集成塊循環(huán)分配器IC1的CP脈沖，并經(jīng)IC1的輸出端A、B，分別在t0～t1、t2～t3期間呈現(xiàn)高電平，其脈沖寬度和時間間隔可根據(jù)實用情況調(diào)節(jié)R＊1。
由晶體管BG3、BG4、電阻R4～R8、電容C2～C4和超聲發(fā)射元件CSF組成超聲波發(fā)射器，當(dāng)對應(yīng)IC1的A端輸出為高電平的t0～t1期間內(nèi)，由于有基極偏流而工作，同時發(fā)射頭CSF發(fā)射一串超聲波脈沖。
由晶體管BG5、BG6、BG7、電感L1、電容C5、C6、電阻R9～R15及超聲接收元件CSS組成的負(fù)反饋選頻放大器，其中L1、C5構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)，以提高增益和抗干攏能力。
檢波及控制門電路由二極管D1、D2、電容C7、C8及晶體管BG8、BG9、電阻R16、R17組成，其中BG8、BG9是控制檢波電路的工作狀態(tài)。通常情況下BG9飽和導(dǎo)通，致使倍壓檢波電路無輸出信號；當(dāng)IC1的B端對應(yīng)于t2～t3期間輸出為高電平時，BG8導(dǎo)通，BG9截止，倍壓檢波電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。并檢出來自選頻放大器的反射信號。如用于自動淋浴器時，當(dāng)下方有人時，檢出的反射信號使C點電平升高。反之，當(dāng)下方無人時C點仍為低電平。
由晶體管BG10、BG11、電阻R18～R21、電容C9組成高輸入阻抗放大器，對應(yīng)于C點電平升高時，D點電平亦增高，經(jīng)由R22、R23組成的分壓器及集成塊比較器IC2使E點輸出高電平，從而使驅(qū)動電路(BG12、R26)帶動開關(guān)元器件－－電磁閥DCF動作導(dǎo)通，亦即接通水源。
綜上所述可看出，本實用新型具有如下特點。
(1)、本實用新型采用超聲波定向發(fā)射，延時接收的測距原理，由于超聲波傳播速度基本恒定，對蒸氣流、水霧的折射干攏有很強的抑制能力，因而用于自動淋浴器等，具有控制精度高，抗干攏能力強的明顯優(yōu)點。
(2)、由于超聲波發(fā)生器受調(diào)制而間歇工作，因而整機功耗低具有節(jié)能的特點。
(3)、由于超聲波接收電路開啟時間與被測物(人)的距離有準(zhǔn)確的對應(yīng)關(guān)系，從而能簡便地實現(xiàn)多路輸出，多種用途的開關(guān)控制。即只需將循環(huán)分配器擴充為多路輸出，對應(yīng)于時間t4～t5、t6～t7、……t(n－1)～tn分別開啟對應(yīng)的檢波放大電路，就能準(zhǔn)確地判斷探測區(qū)內(nèi)相對距離內(nèi)物(人)的存在或移動。例如用于燈光控制，發(fā)射頭和接收頭水平定向安裝時，當(dāng)人體由遠(yuǎn)及近時，各路輸出器輪番輸出信號，用以控制多路彩色燈光，將會獲得變幻的色彩變化，若前方不同距離分別有人體移動，則能獲得組合的彩色效果。
(4)、本實用新型可帶動多種開關(guān)元器件動作，例如可控硅、繼電器、電磁閥等的模擬量或開關(guān)量的控制，從而可實現(xiàn)對聲、光、電及水源等的同步或異步組合控制。因而具有廣泛用途，如廣告燈箱、游樂宮、卡拉OK廳燈光，音樂噴泉及電子玩具等。
另外本實用新型的電路結(jié)構(gòu)簡潔、精度高、性能可靠、造價低具有很強的靈活性和適用性。
現(xiàn)結(jié)合圖3給出實施例——自動淋浴器的安裝結(jié)構(gòu)。
在密閉的殼體6內(nèi)，固定超聲電子開關(guān)的線路板2，并與進(jìn)水管1與噴頭7的控制電磁閥3電相連，對準(zhǔn)下方的發(fā)射頭4(CSF)、接收頭5(CSS)露于殼體外。當(dāng)人體處于噴頭下方時，發(fā)射的超聲波經(jīng)人體反射，反射信號經(jīng)過如上控制電路使電磁閥導(dǎo)通，亦即接通水源，由于本實施例實現(xiàn)了用水的自動控制，有明顯的節(jié)水效果。
權(quán)利要求1.一種包括超聲波發(fā)射器、超聲波接收及選頻放大器、倍壓檢波電路、放大器電路、比較器電路、驅(qū)動電路和開關(guān)元器件組成的超聲電子開關(guān)，其特征在于脈沖發(fā)生器(BG1、BG2)與循環(huán)分配器(IC1)相連，(IC1)的輸出端分別與超聲波發(fā)射器(BG3、BG4)和倍壓檢波電路(D1、D2)的控制門電路(BG8、BG9)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子開關(guān)，其特征在于所述的脈沖發(fā)生器由晶體管(BG1、BG2)、電阻(R1～R3)、電容(C1)組成，其輸出信號觸發(fā)循環(huán)分配器(IC1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子開關(guān)，其特征在于由晶體管(BG8、BG9)、電阻(R16、R17)組成的控制門電路連接倍壓檢波電路(D1、D2)和放大器(BG10、BG11)，以控制其工作狀態(tài)。
專利摘要一種主要由脈沖發(fā)生器，循環(huán)分配器，超聲波發(fā)射器，超聲波接收及選頻放大器，檢波放大器，驅(qū)動電路和開關(guān)元器件組成的超聲電子開關(guān)，利用定向發(fā)射，延遲接收的測距原理，檢測探測區(qū)內(nèi)物(人)的活動信號，經(jīng)相應(yīng)控制電路，使開關(guān)元件實現(xiàn)自動通斷功能。本實用新型可方便地實現(xiàn)多路，多種開關(guān)元件的控制，可廣泛用于廣告燈箱，游樂宮和卡拉OK廳的燈光、音樂噴泉和電子玩具等，同時給出了用于自動淋浴器的實施安裝結(jié)構(gòu)。
文檔編號H03K17/94GK2146816SQ9224482
公開日1993年11月17日 申請日期1992年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月26日
發(fā)明者陳敏生, 周洪璋, 周金 申請人:陳敏生