Схема ультразвукового датчика приближения (LM567, MA40S3S, MA40S3R)

Этот датчик представляет собой несложный ультразвуковой локатор, его схема показана на рисунке. Для передачи и приема ультразвукового сигнала используются специализированные ультразвуковые микрофон и звуко-излучатель типа MA40S3R и MA40S3S, соответственно.

Это устройства на основе пьезоэлемента. они пассивные и имеют бесконечное сопротивление. Резонанс у них ярко выражен на частоте 40 кГц.

Принципиальная схема

В качестве основы электронной части была выбрана микросхема LM567, представляющая собой селективный детектор тонального сигнала с ФАПЧ. Достоинство микросхемы не только в хорошей селективности, но и в том, что в её составе есть почти все что нужно.

Это и генератор импульсов, и входной усилитель, и детектор с ФАПЧ. и выходной формирователь логических импульсов. В микросхеме есть генератор, назначение которого - работа в фильтре с ФАПЧ.

Рис. 1. Принципиальная схема ультразвукового датчика приближения с применением MA40S3S, MA40S3R.

Особенность в том. что частота этого генератора точно совпадает с частотой настройки на входной сигнал. И есть выводы с которых эту частоту можно снять. Таким образом, если для генерации УЗ использовать этот генератор, то схема будет точно настроена на его прием. Так и сделано Внешними элементами генератора служат R1 и С1.

Они подобраны так. чтобы генератор вырабатывал частоту 40 кГц. Выходом генератора служит вывод 5 микросхемы. К нему подключен ультразвуковой излучатель В1.

Первоначально ультразвуковой микрофон был подключен непосредственно к выводу 3 микросхемы. Но испытания показали. что чувствительности оказывается недостаточно.

Поэтому был добавлен предварительный усилитель на транзисторе VТ1.

В1 и М1 должны быть расположены на некотором значительном расстоянии между собой, чтобы не возникало непосредственной акустической связи между ними.

Это расстояние и вообще их взаимное расположение нужно выбирать экспериментально, наблюдая за логическим уровнем на выводе 8. Там должна быть единица, если перед В1 и М1 нет ничего, и ноль, если перед ними есть предмет, от которого ультразвук отражается. В общем, в этом и заключается налаживание устройства.

Точно частоту можно выставить подбором сопротивления резистора R1 измеряя частоту на выводе 5 А1. Но большой необходимости в выставлении точной частоты нет, потому что В1 и М1 хотя и имеют ярко выраженный пик на 40 кГц, они работают и на немного более высокой или низкой частоте, только со снижением чувствительности и звукового давления (30-50 кГц вполне нормально).

Детали

Вместо MA40S3S и MA40S3R можно использовать другие аналогичные пассивные звукоизлучатели и микрофоны на основе пьезоэлемента, настроенные на ультразвук.

Ремезов Д. РК-05-18.