作者：王平

一、電路分析

亞超聲遙控電路由直流供電、聲波換能器、選頻放大、觸發(fā)信號產(chǎn)生、雙穩(wěn)態(tài)電路、控制電路及指示部分等組成，雖然是較成熟的綜合實(shí)訓(xùn)電路，但因其實(shí)用性強(qiáng)，在改進(jìn)、拓展電路功能方面仍留有許多空間。

其原理方框圖如上圖所示，電原理圖如下圖所示。

220V交流電壓經(jīng)電容降壓式Rl、Cl降壓后直接送到橋式整流電路Vl—V4進(jìn)行整流，再經(jīng)過C2濾波得到約20V左右的較平滑的直流電，又經(jīng)過降壓電阻R2和濾波電容C3后得到約8V左右的直流電壓（以上電壓是指開關(guān)“斷開”時(shí)的電壓，開關(guān)“閉合”時(shí)，以上電壓會降低，C2、C3兩端電壓分別約為7.5V和2.5V），即為整個電路的直流供電電源。

VT1和VT2組成觸發(fā)信號產(chǎn)生電路，R3是VT1的偏置電阻，可以調(diào)節(jié)遙控靈敏度，聲波換能器ZD(帶蜂鳴腔的壓電陶瓷片)、電感L、電容器C4組成并聯(lián)諧振電路，諧振頻率約為18kHz。當(dāng)氣囊發(fā)出18kHz亞超聲波時(shí)，聲波換能器ZD將接收到的亞超聲波信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，經(jīng)過VT1放大，由三極管VT1的集電極并聯(lián)諧振回路選取18kHz信號，再通過耦合電容C5送到三極管VT2進(jìn)行放大和整形，以負(fù)尖脈沖形成經(jīng)R5、C6輸出，即產(chǎn)生了能控制雙穩(wěn)態(tài)電路的觸發(fā)信號。

VT3、VT4等元件構(gòu)成典型的雙穩(wěn)態(tài)電路，該電路具有對稱性，由于VT3和VT4的性能參數(shù)不可能絕對一致，當(dāng)VT4放大能力略好于VT3時(shí)，有負(fù)尖脈沖輸入時(shí)，首先VT4導(dǎo)通，VC4≈0.3V，促使VT3截止，這是一種穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)又有尖脈沖輸入時(shí)，VT4由導(dǎo)通變成截止。VT3由截止變成導(dǎo)通，這又是一種穩(wěn)定狀態(tài)。VT4導(dǎo)通時(shí)，VC4—0.3V，通過R12使VT5截止，VC5輸出高電平，繼電器J兩端的電壓為O，開關(guān)J是“斷開”的，發(fā)光二極管LED也不亮。即遙控開關(guān)處于“斷開”狀態(tài)。當(dāng)VT4截止時(shí)，VC4≈8V，通過R12使VT5飽和導(dǎo)通，vc5≈0.3V，繼電器兩端的電壓約為12V，開關(guān)J是“閉合”的，發(fā)光二極管LED發(fā)光指示，即遙控開關(guān)處于“關(guān)閉”狀態(tài)，插在遙控開關(guān)上的用電設(shè)備即可工作。

二、元件選擇

二極管Vl～V8選用1A、1000V的1N4007型二極管，特別是Vl~V4，要保證其耐壓不低于400V。VT2選用PNP型三極管9012或9015，放大倍數(shù)B>200，其余選用NPN型9014三極管，VT3、VT4要求盡可能特性一致，放大倍數(shù)B>100。降壓電容器Cl的容量是0.47μF，耐壓400V，應(yīng)當(dāng)選用優(yōu)質(zhì)的滌綸電容器，其余主要元器件按下圖參數(shù)選擇。繼電器J選用工作電壓為12V的小型繼電器，型號是4098。電感器L的電感量是6.8mH。

三、裝配要求和方法

工藝流程：準(zhǔn)備→熟悉工藝要求→繪制裝配草圖→核對元件數(shù)量、規(guī)格、型號→元件檢查→元器件預(yù)加工→電路板裝配、焊接→總裝加工→自檢和互檢。

首先對照元器件清單，認(rèn)真查對元件及配件的數(shù)量，并用萬用表檢測阻容元件、二極管、三極管等元件的質(zhì)量。然后看懂原理圖，熟悉印刷電路板。依照電路整體結(jié)構(gòu)，除二極管采用臥式安裝外，其余阻容元件、三極管等元器件采用立式安裝，并緊靠電路板，安裝電解電容器、發(fā)光二極管、整流二極管，三極管的有極性元件時(shí)注意方向，千萬不要插反裝錯。繼電器的焊接時(shí)間不要過長，否則會損壞開關(guān)觸點(diǎn)，兩個銅件（插座）要求焊接要牢固，不能有松動，另兩個銅件（插頭）用“十”字起子固定在印刷電路板上。聲波換能器裝在前機(jī)殼的蜂鳴腔內(nèi)，用電烙鐵將周邊的塑料溶化后固定蜂鳴腔，再用熱溶膠固定其兩根引出線，直接焊在電路板相應(yīng)位置。聲波換能器若裝配不好，將直接影響遙控距離，不可大意。

在通電測試前，對已完成裝配、焊接的工件仔細(xì)檢查質(zhì)量，重點(diǎn)是裝配的準(zhǔn)確性，包括元件的位置、有極性元件的極性、電源變壓器的一次側(cè)、二次側(cè)等；焊點(diǎn)質(zhì)量應(yīng)該無虛焊、假焊、及搭焊，無空隙、毛刺等；應(yīng)無影響安全性指標(biāo)的缺陷；未通電情況下用萬用表在路電阻測量法對裝配好的電路板進(jìn)行檢測；元器件整形。

由于電路板直接與220V電源相接，安全性尤為重要。

四．調(diào)試要求和方法

為保證安全，先在C2兩端接入12～20V直流電源，檢測用氣囊能否使繼電器動作，如能正常開和關(guān)，即可裝好外殼，進(jìn)行交流調(diào)試，將遙控開關(guān)插入220V的交流電源上，把需要遙控的負(fù)載電器插入遙控開關(guān)的插座中，捏動氣囊既可在10m內(nèi)有效控制電路的開和關(guān)。

注意：可用實(shí)驗(yàn)電源12~16V直流檔調(diào)試，加在C2兩端，在LED發(fā)光時(shí)（繼電器J吸合），其端電壓約為7.5V。實(shí)際一般C2電壓在10V以上均可工作。

上圖所示電路可以控制200VA左右的電器。如果被控制電路功率較大或電感性負(fù)載（如：電風(fēng)扇、空調(diào)、電動機(jī)等），需要更換接觸點(diǎn)功率較大的繼電器。

熟悉函數(shù)信號發(fā)生器面板，利用Sl01函數(shù)信號發(fā)生器觀察相關(guān)的方波及分頻。

五．故障的排除及改進(jìn)

①通電LED指示燈不亮：檢查Rl或R2是否燒壞開路，電路中是否存在短路故障。VT2的be結(jié)虛焊或開路，也會出現(xiàn)上述故障。檢查時(shí)，可以瞬間短路c、e兩端，如繼電器J有動作，則故障在VT2之前。否則重點(diǎn)檢查雙穩(wěn)態(tài)電路VT3、VT4、V6、V7、C7、C8相關(guān)元器件，是否存在虛焊或其它問題。在電壓基本正常時(shí)，可以測量VT3、VT4、VT5基極電壓，在按動氣囊時(shí)，電壓約在0.05-0.7V之間擺動，如果正常，則為VT5不良。

②遙控時(shí)，可以使J吸合，但不能釋放，被控用電器不能夠切斷電源。重點(diǎn)查C7、V6、R8是否有虛焊、開路等故障，VT5有無擊穿。如繼電器不斷吸合和釋放，一般為C2虛焊或開路（容量減小也會）。另一類情況：電路只翻轉(zhuǎn)一次，即每次插電后，可以遙控吸合，但不能遙控?cái)嚯?，通常為C7、C8其中之一容量減少，也可能是V6、V7中有一只擊穿所致。

③如發(fā)現(xiàn)遙控時(shí)LED亮，但繼電器不吸合情況，大多是因?yàn)镃2兩端電壓（一般要求大于10V）過低所致。這時(shí)應(yīng)當(dāng)注意檢查負(fù)載是否過重，R2后的電路是否有短路情況。

④如果發(fā)現(xiàn)繼電器銜鐵不停地吸合顫抖的聲音，幾秒鐘后停止，同時(shí)伴隨LED熄滅，繼電器銜鐵最終失電釋放，一般則是由于C2容量不足或減?。ㄐ∮?0μF）所致。

⑤一些地方夏天因電網(wǎng)電壓過低（低于160V），也會造成C2兩端電壓過低等，使繼電器不吸合，這時(shí)可適當(dāng)增加Cl到0.68μF，即可使電路正常工作。

⑥遙控距離近：如電路裝配正確，可將原來的耦合電容C5(1μF)改成4.7μF或6.8μF增加遙控距離。

降壓電阻Rl在l00-750kQ其間選擇，C4容量下降或偏差過大，也會使遙控距離變近。由于元器件參數(shù)的離散性，諧振電容C4調(diào)試容量一般在0.01~0.022μF間選擇，均可正常工作。另外，三極管VT1放大倍數(shù)選擇過小，聲波換能器性能不佳等，都會造成遙控距離過近。

⑦在橡皮氣囊損壞或缺失情況下，換成醫(yī)用滴眼藥用容量約為20ml左右的塑料小瓶替代，配上原來的發(fā)聲哨頭，并且密封好接口，使用效果也不錯。缺點(diǎn)：滴眼藥用塑料小瓶耐用性差，但取材容易，不失為一種方便的替代品。

⑧為確保在剛開始加電時(shí)，VT4能夠飽和導(dǎo)通，VT3處于截止?fàn)顟B(tài)，在VT3基極與地（發(fā)射極）之間并聯(lián)一只2200P~0.022μF的電容，可改善電路特性。

⑨下如圖中所示改裝電路，分別將圖中的A、B點(diǎn)及接地端接到相應(yīng)位置。使其成為紅外、亞超聲波遙控兩用開關(guān)電路。可以用電視機(jī)遙控器直接控制，也可以替代因?yàn)槿笔нb控氣囊不能使用的情況，使用非常方便。

⑩驅(qū)動可控硅時(shí)，將繼電器J去除，串聯(lián)一個100～200Q電阻至控制極G（雙向可控硅），可控硅型號為TLC336。