超音波検出ユニット (1) 部品説明
  超音波センサー 超音波センサーとして日本セラミック社製のT40-16（送信用)とR40-16(受信用)という空中用超音波センサーを使用しています。共振周波数は約４０ＫＨｚになっています。 電極の片方はケースに接続されているので接地をする場合にはケース側の端子を使用するようにします。  概略の仕様は以下のようになっています。
詳細の仕様は「空中用超音波センサ」を参照して下さい。 発振器用ＩＣ ( 555 ) タイマー、発振器によく使用されるＩＣです。今回はCMOSタイプを使用しましたが、バイポーラタイプでもＯＫです。 送信タイミングパルスの発振、超音波周波数の発振、警報検出回路のゲートおよび出力回路に使用しています。 インバーター ( 4069UB ) このＩＣは６個のインバータが収容されているCMOSのＩＣです。 送信回路では主に超音波センサーのドライブ用に使用しています。 低雑音オペアンプ ( LM833N ) このＩＣは低雑音オペアンプです。超音波の受信信号増幅用に使用しています。 約６０ｄＢ（１０００倍）の増幅をするので低雑音タイプを使用する必要があります。 NJM4580、μPC4570Cなども使用できます。 低電力オペアンプ ( LM358 ) このＩＣは単電源タイプのオペアンプです。受信信号の検出用に使用しています。 電圧比較器（コンパレータ）を使用することも可能です。 ＮＡＮＤゲート ( 4011B ) このＩＣは２入力のＮＡＮＤ回路が４つ収容されています。ＳＲ−ＦＦを構成することにより、超音波の到達時間の計測をしています。 ＋９Ｖ用 ３端子電圧レギュレータ ( 78L09 ) ＋１２Ｖ〜＋３０Ｖの入力電源から＋９Ｖの安定した電圧を得ることができます。 最大出力電流は１００ｍＡです。 ＩＣソケット 今回作成した装置ではＩＣは全てソケットを使用しました。調整を順番に行うことが目的です。ＩＣ１は超音波周波数の調整時に取り外すことがあるので、ソケットに取り付けた方が良いと思います。  ＮＰＮタイプトランジスタ (2SC1815) 汎用の小信号増幅用ＮＰＮタイプのトランジスタです。 リレーのドライブ回路に使用しています。 汎用の小信号用ＮＰＮタイプトランジスタでコレクタ電流が１００ｍＡ以上のものであれば、他のトランジスタでもＯＫです。 ショットキー・バリア・ダイオード ( 1SS106 ) 受信した超音波を検波するために使用します。超音波周波数は約４０ＫＨｚなので高周波特性の良いダイオードを使います。 スイッチング・ダイオード ( 1S1588 ) 送信パルスのマスクおよびリレーの逆起電力によるトランジスタ破壊を防止するために使用しています。 特殊な物ではありません。 リレー ( G5V-2 ) 警報を外部に出力するためにリレーを使用しました。オムロン社製のＧ５Ｖ−２で、駆動電圧がＤＣ１２Ｖのものを使用しました。 接点は二組あり、各々以下の仕様です。 １２５Ｖ ＡＣ ： ０．６Ａ １１０Ｖ ＤＣ ： ０．６Ａ ３０Ｖ ＤＣ ： ２Ａ 抵抗器 抵抗器の許容電力は１／８Ｗを使用しています。 可変抵抗器 これは小型の可変抵抗器です。 超音波周波数の調整に使用しています。 セラミック・コンデンサ これはディスクタイプのセラミック・コンデンサです。 高周波特性が良いので超音波増幅のカップリングコンデンサ（直流をカットして交流は通す）として使用しています。 積層セラミック・コンデンサ バイパスコンデンサなどに使用しています。 ０．１μＦという比較的大きな容量のものでも小型です。 電解コンデンサ 電源回路の平滑コンデンサとして使用しています。 電極に極性があるので、取り付けるときに間違えないようにします。 プリント基板 ユニバーサル基板を使用しました。 １５ホール x ２５ホールのタイプの基板を２枚使用しました。 配線端子 電源の配線など外部部品との配線端子に使っています。２列のものは超音波センサーを取り付けるために使用しています。 配線コネクタ 今回作成した回路では超音波の送受信部と検出部を分離しました。それらのプリント基板間の配線はコネクタを介して接続しています。直接接続してもＯＫです。 スタッド 装置をケースに取り付けるために使用しています。また、接地のために金属製のものを使用しました。 スタッドの長さは超音波センサーがケースのほぼ中央になるものを選びます。 今回は長さ１０ｍｍのものを使いました。 ラグ端子 スタッドを回路のグランドと接続するために使用しています。 |
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