目前，聲控開關種類很多，共同缺點是任何聲響都能使其聲控開關動作，無任何抗幹擾能力，這便失去了實用意義。同時，若要使聲控開關動作，必鬚髮出一定的響聲(如拍手、高喊或其它聲響)，幹攪了環境安寧，故不甚受人歡迎。本文介紹的超聲開關，其聲音頻率稍低於超聲波( 20kHz)范圍，而又大于聲波頻率少許，使人的耳朵對此頻率的聲波幾乎無反應，即聽不見。這樣，既避免了形形色色的聲響幹擾，使其動作可靠，又保證了環境的幽靜安寧。除此，超聲開關還具有性能可靠、靈敏度高、製作簡單、使用方便、成本低及不對其它用電器具產生幹擾等優點。

1.電路工作原理

超聲開關的電路原理如圖21-1所示，它是由超聲波發生器、超聲波換能器、聲控集成電路和穩壓電源等組成。

圖中，HT為超聲波換能器，利用換能器的壓電效應，將超聲波發聲器發出的超聲信號變換成電信號，加到由三極管BG2和BG3組成的直耦式選頻放大器中BG2的基極，使BG1、BG2導通，放大後的信號在BG2集電極，經L和C4組成的選頻網絡諧振在18kHz上，其餘頻率的信號均被濾除，故有較強的抗幹擾能力。

經放大的超聲信號電壓從BG3管集電極輸出，通過電容C6送至聲控集成電路IC的控制端 腳，便使其輸出端(12)腳的電位改變一次，即(12)腳初始狀態為低電平，超聲信號電壓加至 腳後，12腳立即變為高電平，使BG4管導通，繼電器J動作，其上觸點閉合時便接通所控制電路的電源開關。

需要關閉被控電路電源時，只要再發一次超聲信號，重新經BG2、BG3放大選頻送至IC的 腳，則IC的(12)腳立即變為低電平，使BG4管截止，繼電器J釋放，切斷被控電路電源。

電容C1、二極管D1∼D4，三極管BG1和穩壓二極管組成電容降壓穩壓電源，向超聲開關電路提供穩定的直流電，以確保聲控集成電路IC可靠地工作，又可縮小超聲開關的安裝體積。

2.元件選擇與調試

IC為聲控集成電路，可選用北京半導體器件三廠產的SK-1型聲控集成電路。

超聲波發聲器和接收換能器，可購買成品。超聲波發聲器是一個橡膠球壓氣式超聲笛，結構如圖21-2中(a)所示。當手控橡膠球時，在球壓作用下，球腔內的空氣通過氣口進入笛身，其氣流通過狹縫時被加速並迅速衝出，衝擊狹縫刀口時產生超聲波，經空腔諧振從楔形口向默默空間輻射，其諧振聲波頻率在18kHz左右。

圖21-2

超聲接收換能器如圖21-2中(b)所示，它是一個球形膜狀彎曲式壓電換能器，由鍍鋁滌綸膜片、雙形壓電元件及外殼所組成。壓電元件的諧振頻率也在18kHz左右，它收到超聲波信號後，能轉換出幾個MV的電信號輸出，經BG2、BG3放大，去觸發聲控集成電路IC工作。

BG1、BG2、BG3及BG4為NPN型三極管，可選用3DG6、3DG12或9014等，β值 100。

D1∼D5為半導體二極管，可選用2CP型或1N4001。

DW為穩壓二極管，可選用12V左右的穩壓管，如2CW19等。

J為12V直流繼電器，在選擇時觸點電流應大于被控電路的負載電流，以免燒毀。

R1 30Ω R2 1MΩ

R3 50kΩ R4 560Ω

R5 5.6kΩ R6 100Ω

R7 220kΩ R8 2.2kΩ

R9 300kΩ R10 10kΩ

R11 18kΩ R12 470Ω

C1 0.47μF C2 100μF 15V

C3 220μF 15V C4 0.03μF

C5 4.7μF C6 5μF

C7 0.022μF

L可選用2.2mH色碼電感器，也可用帶磁心的電感線圈。

超聲開關的印刷電路，如圖21-3所示。

圖21-3

調試時，穩壓直流電壓應為12V，若不是12V，應相應改變C1的容量和調整R4的阻值。然後調整R9、R10及R11的分壓比，使IC的(14)腳電位在6V左右。

BG2集電極電流調至2mA左右，若過大，應調整R6的阻值。

當手控橡膠球時，若每控一次繼電器動作一次，表示工作正常。如果聲控集成電路IC是好的，BG2集電極電流又在2mA左右，只是手控橡膠球時繼電器J不動作，或J動作，但距離拉不開，多是LC4諧振頻率不對，可更換不同容量的C4調之。若L為帶磁心的電感器，則應調節磁心的位置，使LC4迴路頻率與超聲波發生器所發出的頻率一致。

本超聲開關的控制距離，不小于8∼10m。