目前，声控开关种类很多，共同缺点是任何声响都能使其声控开关动作，无任何抗干扰能力，这便失去了实用意义。同时，若要使声控开关动作，必须发出一定的响声(如拍手、高喊或其它声响)，干搅了环境安宁，故不甚受人欢迎。本文介绍的超声开关，其声音频率稍低于超声波(≥20kHz)范围，而又大于声波频率少许，使人的耳朵对此频率的声波几乎无反应，即听不见。这样，既避免了形形色色的声响干扰，使其动作可靠，又保证了环境的幽静安宁。除此，超声开关还具有性能可靠、灵敏度高、制作简单、使用方便、成本低及不对其它用电器具产生干扰等优点。

1:电路工作原理

超声开关的电路原理如图21-1所示，它是由超声波发生器、超声波换能器、声控集成电路和稳压电源等组成。

图中，HT为超声波换能器，利用换能器的压电效应，将超声波发声器发出的超声信号变换成电信号，加到由三极管BG2和BG3组成的直耦式选频放大器中BG2的基极，使BG1、BG2导通，放大后的信号在BG2集电极，经L和C4组成的选频网络谐振在18kHz上，其余频率的信号均被滤除，故有较强的抗干扰能力。

经放大的超声信号电压从BG3管集电极输出，通过电容C6送至声控集成电路IC的控制端①脚，便使其输出端(12)脚的电位改变一次，即(12)脚初始状态为低电平，超声信号电压加至①脚后，12脚立即变为高电平，使BG4管导通，继电器J动作，其上触点闭合时便接通所控制电路的电源开关。

需要关闭被控电路电源时，只要再发一次超声信号，重新经BG2、BG3放大选频送至IC的①脚，则IC的(12)脚立即变为低电平，使BG4管截止，继电器J释放，切断被控电路电源。

电容C1、二极管D1～D4，三极管BG1和稳压二极管组成电容降压稳压电源，向超声开关电路提供稳定的直流电，以确保声控集成电路IC可靠地工作，又可缩小超声开关的安装体积。

2:元件选择与调试

IC为声控集成电路，可选用北京半导体器件三厂产的SK-1型声控集成电路。

超声波发声器和接收换能器，可购买成品。超声波发声器是一个橡胶球压气式超声笛，结构如图21-2中(a)所示。当手控橡胶球时，在球压作用下，球腔内的空气通过气口进入笛身，其气流通过狭缝时被加速并迅速冲出，冲击狭缝刀口时产生超声波，经空腔谐振从楔形口向默默空间辐射，其谐振声波频率在18kHz左右。

图21-2

超声接收换能器如图21-2中(b)所示，它是一个球形膜状弯曲式压电换能器，由镀铝涤纶膜片、双形压电元件及外壳所组成。压电元件的谐振频率也在18kHz左右，它收到超声波信号后，能转换出几个MV的电信号输出，经BG2、BG3放大，去触发声控集成电路IC工作。

BG1、BG2、BG3及BG4为NPN型三极管，可选用3DG6、3DG12或9014等，β值≥100。

D1～D5为半导体二极管，可选用2CP型或1N4001。

DW为稳压二极管，可选用12V左右的稳压管，如2CW19等。

J为12V直流继电器，在选择时触点电流应大于被控电路的负载电流，以免烧毁。

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可选用2:2mH色码电感器，也可用带磁心的电感线圈。

超声开关的印刷电路，如图21-3所示。

图21-3

调试时，稳压直流电压应为12V，若不是12V，应相应改变C1的容量和调整R4的阻值。然后调整R9、R10及R11的分压比，使IC的(14)脚电位在6V左右。

BG2集电极电流调至2mA左右，若过大，应调整R6的阻值。

当手控橡胶球时，若每控一次继电器动作一次，表示工作正常。如果声控集成电路IC是好的，BG2集电极电流又在2mA左右，只是手控橡胶球时继电器J不动作，或J动作，但距离拉不开，多是LC4谐振频率不对，可更换不同容量的C4调之。若L为带磁心的电感器，则应调节磁心的位置，使LC4回路频率与超声波发生器所发出的频率一致。

本超声开关的控制距离，不小于8～10m。