Ultrazvukový spínač

Následující konstrukce ukazuje méně obvyklý typ dálkového ovládání pomocí ultrazvukových vln. Takový způsob přenosu informace má totiž i celou řadu nesporných výhod.

Méně obvyklý, avšak velice dobře použitelný způsob jednoduchého dálkového ovládání může být použití ultrazvukových vln. Těmi se označuje vlnění o frekvenci vyšší než 20kHz a tedy pro lidské ucho již neslyšitelné.

V následující konstrukci jsou použity běžně prodávané ultrazvukové vysílače a přijímače pracující na frekvenci zhruba 40 – 50 kHz. Jejich použití je velice snadné a po doplnění o několik vnějších součástek jsou schopné zajistit přenos informace na vzdálenost i více než deset metrů.

Vysílač
Na následujícím obrázku je schéma zapojení vysílače.

Obr. 1: Schéma zapojení vysílače

Jeho základem je klasický obvod 555 zapojený ve funkci multivibrátoru. Ten na svém výstupu budí jednoduchý tranzistorový zesilovač v komplementárním zapojení tvořený tranzistory T1 a T2. Následně je takto zesílený signál veden přímo na ultrazvukový vysílač typu UST40T připojený na piny J3 a J4.
Odporovým trimrem R1 je možné přesně doladit vysílací frekvenci do rezonance použitého vysílacího členu a kompenzovat tak tolerance použitých součástek.
Napájecí napětí vysílače je přibližně 9V a je přivedeno na piny J1 a J2.

Na následujících obrázcích je motiv desky s plošnými spoji a rozmístění součástek.

Obr. 2: Rozmístění součástek

Obr. 3: Plošný spoj (pro originál 600dpi klikněte)

Všechny použité součástky jsou v klasickém provedení a jsou osazeny z jedné strany desky s plošnými spoji.

Seznam součástek
R1 10k trimr PK50
R2 4k7
R3 22k
R4 1k
R5,R6 220R
C1 680p
C2 10n
D1,D2 1N4148
T1 BC337
T2 BC327
IO1 555
TX UST40T

Přijímač
Na následujícím obrázku je schéma zapojení přijímače.

Obr. 4: Schéma zapojení přijímače

Ultrazvukový signál zachycený přijímačem na pinech J5 a J6 je nejprve zesílen na dvoustupňovém tranzistorovém zesilovači. Ten je tvořen tranzistory T1 a T2. Takto zesílený ultrazvukový signál je dále veden na diodový detektor/násobič tvořený diodami D1 a D2. Jejich pomocí je ultrazvukový signál detekován a kondenzátor C3 je nabit na stejnosměrnou hodnotu odpovídající maximální úrovni signálu.
Již spojitý analogový signál je dále zesílen operačním zesilovačem/komparátorem IO1. Trimrem R10 je potřeba nastavit vhodnou rozhodovací úroveň pro co možná nejvyšší citlivost celého přijímače, avšak při zachování dostatečné imunitě na okolní rušivé signály.
Výstupem obvodu IO1 je spínán PNP tranzistor T3, který na pinech J3 a J4 dovoluje spínat potřebnou zátěž.

V případě požadavku na spínání například relátka je však dobré výstup doplnit ještě o jeden NPN tranzistor, aby obvod nebyl zbytečně přetěžován a nebyla tak snižována jeho citlivost.

Na následujících obrázcích je motiv desky s plošnými spoji a rozmístění součástek přijímače.

Obr. 5: Rozmístění součástek

Obr. 6: Plošný spoj (pro originál 600dpi klikněte)

Všechny použité součástky jsou opět v klasickém provedení a jsou osazeny z jedné strany desky s plošnými spoji.

Seznam součástek
R1 390k
R2 470k
R3,R7 15k
R4 12k
R5,R8 10k
R6 4k7
R9 100k
R10 250k trimr PK50
R11 33R
C1,C3 220n
C2 100n
D1,D2 1N4148
T1 BC337
T2,T3 BC327
IO1 CA3140
RX UST40R

Závěr
Popisovaný ultrazvukový spínač může sloužit například jako jednoduché jednokanálové dálkové ovládání. Hlavní výhodou přitom je, že použitý ultrazvukový signál nepotřebuje přímou viditelnost mezi vysílačem a přijímačem a poměrně dobře se šíří i do další místnosti.

Použitá literatura:
Ultrasonic Switch - http://www.electronic-circuits-diagrams.com/audioimages/audiockt10.shtml