超声波遥控

、设计任务

（1）根据从稳定性、可靠性、实用性、经济性选择电子线路和电子器件，找到适合的功能电路。

（2）通过网络查阅和图书馆资料，培养独立分析问题和解决实际问题的能力。

（3）了解常用电子器件的类型和特性。

（4）学会电子电路的焊接、安装与调试技能。

（5）进一步熟悉电子仪器的使用方法。

（6）学会撰写课程设计总结报告。

（7）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

二、电路原理图

原电路原理图如下图（遥控开关电路原理图（1））

遥控开关电路原理图（1）

通过观察分析电路原理图，为了课程设计是容易布线，将其电路原理图转化为：

遥控开关电路原理图（2）

三、工作原理

工作原理分析

本课程设计遥控开关分为遥控发射头和接收电路两部分组成。其中遥控头为一开有小孔的球形橡胶气囊，挤压气囊可以发出频率为16~20kHz的亚超声波作为控制源，为接收电路提供发生频率。

本设计以常见的交流电源作为输入电源，220V的交流电压经过电容C8降低电压后，C8作为电源变压器，稳压二极管D4、D5、D6、D7组成桥式整流电路，电容C7组成滤波电路，得到大约12V直流电压，为整个遥控接收电路提供电源。C8并联的R12为C8的放电电阻。（作为电路稳定，在电源波动时,电容器C8会随着电源充放电.如果不并联放电电阻,充放电电流从电容器一端出发经工作回路回到电容器的另一端,严重干扰电路稳定工作.，并联放电电阻,使充放电电流从电阻流过）

压电陶瓷片YD，利用压电效应，将接收到的亚超声振动能转化为对应频率的电能。经过以Q1为核心的固定偏置共射极放大电路放大，并经并联谐振回路电感L1、电容C1进行选频，以排除其它声音频率的干扰，防止干扰动作。

按图示参数，选频频率约为20kHz。该脉冲经电容C2耦合，由共射极放大电路Q2放大。电容D1是为防止Q2发射结反向击穿而设的保护二极管。三极管Q2放大输出的信号，经电阻R3、电容C3积分电路延时后，作为控制计数器翻转的脉冲。以三极管Q3、Q4为核心，加上电阻R4、R6、R7、R5、R9、R10、电容C5、C6、稳压二极管D2、D3组成双稳态计数器，每经R3过来一个脉冲，计数器翻转一次，使三极管Q4的集电极输出轮流为高低电平状态。当三极管Q4集电极为高电平时，三极管Q5饱和导通，继电器J通过发光管LED接通。LED点亮，J常开触点J1吸合，输出端通电，用电器可工作。

当再次按动遥控头后，三极管Q3、Q4组成的双稳态电路翻转，三极管Q4集电极电位变低，三极管Q5截止，LED熄灭，继电器J工作线圈失去电流，触点J1释放，开关输出端断电。

继电器图（3）

如上图，为继电器的原理图

四、设计和计算

选择此课程设计的思路：此遥控开关具有控制可靠性高、辐射干扰小、操作便捷等优点。亚超声遥控电路设计简洁、工作稳定、功耗低、制作成本低。并且使用观察方便，直接利用220V交流电压即可，随时水滴便于观察。

电路元器件的取值不必太受限制，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1N4007或1N4001，PNP三极管可以选用9012或9015，NPN三极管可以选用9013或9014等。电解电容、电阻的选用范围也比较宽。

此设计运用了模拟电子技术上的滤波电路、整流桥稳压电路、共射极放大电路、双稳态计数器、积分电路等电路知识，一方面提高动手操作能力，另一方面也对模拟电子知识进行复习，加深知识的综合性，都起到很好的作用。

五、元器件明细表

序号名称型号规格位号数量

1发光二极管红色LED1只

2整流二极管IN4148D1、D2、D33只

3整流二极管IN4007D4、D5、D6、D74只

4三极管9012Q21只

5三极管9014Q1、Q3、Q4、Q54只

6电阻270R11只

7电阻1K R2、R112只

8电阻220R31只

9电阻 2.2K R4、R5、R83只

10电阻10K R6、R7、R9、R104只

11电阻680K R121只

12涤纶电容470μ/400V C 81只

13电解电容10n C5 、C62只

14电解电容47n C4 、C72只

15 电解电容 3.3μC2、C32只

16瓷片电容103C11只

17电感10mH L11只

18继电器J1只

19压电陶瓷片YD1只

20气囊1个

21导线、插座若干

六、调试中出现的问题及处理方法

组装注意事项

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。对元器件的选择要求不高，比如二极管选用较为常见的1N4007或1N4001，PNP三极管可以选用9012或9015，NPN三极管可以选用9013或9014等。

调试注意事项

在通电测试前，首先按照电路原理图认真核对，看是否有漏焊、虚焊、错接、短路的地方。由于此设计的控制电源经电容降压取自220V的交流电压，而设计却没有严格意义的电隔离，所以此电路的各个部分都具有危险性。为了安全起见，先在电容C7两端接入12V的直流电源进行调试，检测用气囊能否使继电器J动作，如能正常开与关，便可进行交流调试，将插座插入220V的交流电源上，把需要遥控的负载电器插到遥控开关的插头中，使用气囊进行控制。

焊接中出现的问题：

（1）R9与R8之间线路没有与三极管Q4发射极共接

（2）发光二极管LED接反了

（3）继电器刚开始没正确理解，接错了

（4）三极管Q2发射极、基极、射极弄反了，与9014弄混了

（5）输入电压与输出电压的接触点错误

（6）电路出现短路地方

调试中出现的问题及处理方法：

（1）第一次调试时，二极管不亮，设计失败。开始根据电路原理图进行检查，看看是否有漏焊、短接虚焊等常见的错误，发现很多地方有不正确，便把短接、漏焊的地方改正，又反复核对。

（2）第二次调试时，还是不成功。便开始对是否有元器件接错的地方，用万用表进行测量，检查出三极管连接错误，使我们粗心导致，把三极管9012与9014的发射极、基极、集电极当成一样，进行改正。（3）第三次调试时，二极管亮，但控制气囊是却没有变化，还是失败。经过耐心核对，一遍遍的反复检查，最终发现R5、R8、R9、R10四个电阻应该共接，而我们却没有。

（4）第四次调试时，气囊可以控制，但却出现发光二极管亮而用电器不工作，发光二极管灭而用电器工作。又一次核对电路元器件的焊接问题，发现没错误，通过在网上查询资料及咨询老师，最终发现没有理解继电器的使用方法，继电器的常闭开关位置可能接错，于是便用万用表进行电压测量，发现（如上图继电器原理图）中的D、E接法不正确，测量发现发光二极管亮时D点电势为0V，而E点电势为220V左右。接错误改正。

（5）第五次调试时，成功达到遥控开关所能起到的功能作用。

七、实验数据处理

图形观察

通过multisim对电路原理图（图2）进行分析，便于形象观察各点于地线之间的电压波形。首先在multisin 中绘出图形，如图4

图（4）