CN2146816Y - 超声电子开关 - Google Patents

Abstract

一种主要由脉冲发生器，循环分配器，超声波发 射器，超声波接收及选频放大器，检波放大器，驱动电 路和开关元器件组成的超声电子开关，利用定向发 射，延迟接收的测距原理，检测探测区内物(人)的活 动信号，经相应控制电路，使开关元件实现自动通断 功能。本实用新型可方便地实现多路，多种开关元件 的控制，可广泛用于广告灯箱，游乐宫和卡拉OK厅 的灯光、音乐喷泉和电子玩具等，同时给出了用于自 动淋浴器的实施安装结构。

Description

本实用新型涉及自动控制领域，具体而言是运用超声波反射原理，通过对回波时间的判别，实现自动通断的超声电子开关，可应用于单路或多路开关控制系统。

常见的电子开关运用声、光、电接收原理已得到广泛应用，如红外反射式自控节水器和超声动态反射式自控节水器（参见中国专利90209405.X和91217990.2）均是采用对反射信号的判别而实现开关功能的。上述电子开关在应用上受到一定限制，例如用于自动淋浴开关，其作用距离和水雾干扰控制精度将受到限制和影响。

本实用新型的目的是提供一种可用于多种控制功能的超声电子开关，其具有抗干拢能力强，低功耗的特点。

图1、超声电子开关的原理方框图

图2、自动淋浴器的电原理图

图3、自动淋浴器结构示意图

现以图1所示原理方框图来说明本实用新型的目的是如何实现的。

本实用新型主要包括超声波发射器，超声波接收及选频放大器，检波及放大电路、比较器、驱动器和开关元器件，其特点是设有脉冲发生器与循环分配器相连接，分配器的两个输出端分别与超声波发射器和检波器的控制门相连接。

（1）、脉冲发生器的脉冲信号触发循环分配器，其输出端接超声波发射器，对应于t0～t1期间内发射出一串超声波，指向探测区。

（2）、循环分配器的输出端接检波放大电路的控制门电路，并对应于t2～t3期间内开启检波放大器的控制门，以检出来自超声波接收器的反射波信号。

（3）、由探测区来的超声反射信号经超声接收及选频放大器，检波放大电路及比较器由驱动电路控制开关元器件如电磁阀、继电器、可控硅等动作，实现开关功能。

图2所示为本实用新型应用于自动淋浴器的电原理图。

由晶体管BG1、BG2、电阻R1～R3、电容C1接成脉冲发生器，提供给集成块循环分配器IC1的CP脉冲，并经IC1的输出端A、B，分别在t0～t1、t2～t3期间呈现高电平，其脉冲宽度和时间间隔可根据实用情况调节R＊1。

由晶体管BG3、BG4、电阻R4～R8、电容C2～C4和超声发射元件CSF组成超声波发射器，当对应IC1的A端输出为高电平的t0～t1期间内，由于有基极偏流而工作，同时发射头CSF发射一串超声波脉冲。

由晶体管BG5、BG6、BG7、电感L1、电容C5、C6、电阻R9～R15及超声接收元件CSS组成的负反馈选频放大器，其中L1、C5构成选频网络，以提高增益和抗干拢能力。

检波及控制门电路由二极管D1、D2、电容C7、C8及晶体管BG8、BG9、电阻R16、R17组成，其中BG8、BG9是控制检波电路的工作状态。通常情况下BG9饱和导通，致使倍压检波电路无输出信号；当IC1的B端对应于t2～t3期间输出为高电平时，BG8导通，BG9截止，倍压检波电路进入正常工作状态。并检出来自选频放大器的反射信号。如用于自动淋浴器时，当下方有人时，检出的反射信号使C点电平升高。反之，当下方无人时C点仍为低电平。

由晶体管BG10、BG11、电阻R18～R21、电容C9组成高输入阻抗放大器，对应于C点电平升高时，D点电平亦增高，经由R22、R23组成的分压器及集成块比较器IC2使E点输出高电平，从而使驱动电路（BG12、R26）带动开关元器件－－电磁阀DCF动作导通，亦即接通水源。

综上所述可看出，本实用新型具有如下特点。

（1）、本实用新型采用超声波定向发射，延时接收的测距原理，由于超声波传播速度基本恒定，对蒸气流、水雾的折射干拢有很强的抑制能力，因而用于自动淋浴器等，具有控制精度高，抗干拢能力强的明显优点。

（2）、由于超声波发生器受调制而间歇工作，因而整机功耗低具有节能的特点。

（3）、由于超声波接收电路开启时间与被测物（人）的距离有准确的对应关系，从而能简便地实现多路输出，多种用途的开关控制。即只需将循环分配器扩充为多路输出，对应于时间t4～t5、t6～t7、……t（n－1）～tn分别开启对应的检波放大电路，就能准确地判断探测区内相对距离内物（人）的存在或移动。例如用于灯光控制，发射头和接收头水平定向安装时，当人体由远及近时，各路输出器轮番输出信号，用以控制多路彩色灯光，将会获得变幻的色彩变化，若前方不同距离分别有人体移动，则能获得组合的彩色效果。

（4）、本实用新型可带动多种开关元器件动作，例如可控硅、继电器、电磁阀等的模拟量或开关量的控制，从而可实现对声、光、电及水源等的同步或异步组合控制。因而具有广泛用途，如广告灯箱、游乐宫、卡拉OK厅灯光，音乐喷泉及电子玩具等。

另外本实用新型的电路结构简洁、精度高、性能可靠、造价低具有很强的灵活性和适用性。

现结合图3给出实施例——自动淋浴器的安装结构。

在密闭的壳体6内，固定超声电子开关的线路板2，并与进水管1与喷头7的控制电磁阀3电相连，对准下方的发射头4（CSF）、接收头5（CSS）露于壳体外。当人体处于喷头下方时，发射的超声波经人体反射，反射信号经过如上控制电路使电磁阀导通，亦即接通水源，由于本实施例实现了用水的自动控制，有明显的节水效果。

Claims (3)

1、一种包括超声波发射器、超声波接收及选频放大器、倍压检波电路、放大器电路、比较器电路、驱动电路和开关元器件组成的超声电子开关，其特征在于脉冲发生器(BG1、BG2)与循环分配器(IC1)相连，(IC1)的输出端分别与超声波发射器(BG3、BG4)和倍压检波电路(D1、D2)的控制门电路(BG8、BG9)相连。

2、根据权利要求1所述的电子开关，其特征在于所述的脉冲发生器由晶体管（BG1、BG2）、电阻（R1～R3）、电容（C1）组成，其输出信号触发循环分配器（IC1）。

3、根据权利要求1所述的电子开关，其特征在于由晶体管（BG8、BG9）、电阻（R16、R17）组成的控制门电路连接倍压检波电路（D1、D2）和放大器（BG10、BG11），以控制其工作状态。

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