這篇文章討論了6個非常有用但簡單的超聲波發射器和接收器電路項目，可用于許多關鍵應用，例如超聲波遙控器，防盜報警器，電子門鎖，以及收聽通常人耳聽不到的超聲波范圍內的頻率。

許多商用超聲波設備以預定頻率工作，并利用在特定頻率下達到峰值或共振的換能器。大多數此類傳感器的帶寬和價格有限，導致它們不適合愛好和DIY實現。

但事實上，這不是問題，因為幾乎任何壓電揚聲器都可以像超聲波換能器一樣應用于兩者，以發射器輸出設備和接收器傳感器的形式。

雖然壓電揚聲器的效率無法與專門的工業換能器的效率相提并論，但作為一種愛好和有趣的項目，這些可以完美地工作。我們在下面解釋的電路中使用的設備是一個 33/4 英寸壓電高音揚聲器，可從大多數在線商店購買。

1） 最簡單的超聲波發生器

圖1 這種簡單的超聲波

發生器可以毫不費力

地快速構建。

我們的第一個電路，如上圖所示，是一個超聲波發生器，它在可調頻率非穩態多諧振蕩器電路中使用了著名的555 IC定時器。該設計輸出方波信號，與R2配合使用，可在12 kHz至50 kHz以上的頻率范圍內進行調諧。

通過改變電容器C1的值，可以輕松調整該頻率范圍;使用較低的值將導致范圍變高，而較大的值將使范圍變小。

2） 具有固定50%占空比的超聲波發生器

下一個超聲波發生器，如上圖所示。如圖2所示，利用6個緩沖門的單獨4049 CMOS反相緩沖IC。

可以看到幾個緩沖器U1a和U1b連接到具有50%占空比方波輸出的變頻非穩態振蕩器電路中。

其余的4個緩沖器全部并聯連接，以增強所連接壓電陶瓷元件的輸出。這種更好的超聲波發生器的頻率范圍與以前的IC 555版本大致相似。然而，這種設計的主要優點是其在整個頻率范圍內具有50%的精確占空比。

也就是說，通過降低電容器C1值可以提高頻率范圍，而使用更高的C1值可以降低頻率。100k電位計與電阻R3一起固定輸出頻率。

3） 鎖相環超聲波發生器

LM567鎖相環（PLL）IC用于產生超聲波頻率，如上圖3所示。該電路提供了許多比前兩個超聲波概念更好的功能。

首先，IC 567的內置振蕩器被開發用于在1 Hz以下和高達500 kHz的超大頻譜中工作。發生器的輸出波形（引腳 5）在其整個性能范圍內表現出出色的對稱性。

與其他兩個電路相比，該發生器的輸出還增加了，因為輸出與壓電高音揚聲器（SPKR1）阻抗非常接近。

使用電位計R10時，電路的輸出可以在100 kHz左右調整到5 kHz以上。晶體管Q1像普通集電極電路一樣連接起來，以保持567的輸出距離，并驅動使用晶體管Q2和Q3創建的輸出放大器電路。通過斷開IC的引腳7連接并串聯開關鍵，可以將電路更改為超聲波連續變送器。

在這種情況下，您將需要某種形式的超聲波接收器來收聽信號;這正是我們將在下一個電路中討論的內容。

4） 超聲波接收器電路

這款可調諧 IC 567 超聲波接收器可與所解釋的

LM 567 超聲波發射器配對，以獲得最佳效果。

上圖顯示了使用具有頻率調諧功能的567 PLL IC的超聲波接收器電路。IC的可調諧振蕩器電路與早期的發生器電路相同，處理完全相同的頻率范圍。LED 位于 IC 的第 8 針檢測器引腳上，可快速指示檢測到的信號。

晶體管Q1的位置是放大壓電器件檢測到的微小超聲波信號，并將其轉發到PLL上。

如何測試

要測試超聲波工作，請打開IC 567超聲波發生器電路，并將變送器壓電陶瓷移動到整個區域。從最小設置開始，一點一點地微調 R5，直到您無法從揚聲器聽到任何聲音。這應該將電路的輸出頻率固定在大約 16 和 20 kHz，具體取決于您的耳朵對高頻的靈敏度。

現在，打開超聲波接收器電路并將其壓電換能器放置在距離發生器揚聲器約12英寸的地方，盡管其目標方向完全相同。通過R5調整接收器，從最小頻率點（對應于電位器的最大電阻范圍）開始，一點一點地最大化頻率，直到看到接收器的LED剛剛亮起。

如果您看到接收器沒有響應發射器輸出信號，請嘗試將接收器的壓電陶瓷準確地對準發生器的揚聲器，并堅持不懈地執行此操作。一旦接收器檢測到信號并且 LED 亮起，將兩個 Tx/Rx 壓電陶瓷移開至少十英尺，然后再次開始微調。

一旦您發現一切運行令人滿意，您就可以使用發射器附加的電報鍵（引腳 7 可選）并檢查接收器上的 LED 響應。

LED 必須通過以您使用電報鍵點擊的點破折號樣式閃爍來對此做出響應。這種超聲波發生器/接收器套件的另一個應用可以是簡單的防盜報警傳感器。

在接收器 LM5 的引腳 8 和電池的正極上連接一個 567 V 繼電器。將 Tx 和 Rx 壓電陶瓷設備布置得相距約一英尺，并聚焦在同一路徑內，但要避開任何附近的物體。

如果一個人靠近一對揚聲器并靠近一對揚聲器的前側，超聲波頻率將被反射回來，觸發接收器的繼電器打開。繼電器的輸出觸點可用于打開警報或警報器設備。

5） 高靈敏度超聲波接收電路

最后的超聲波接收器電路設計實際上是一個非常靈敏的超聲波接收器，可以輕松拾取超聲波頻率范圍內的幾乎任何東西。你可以聽昆蟲、蝙蝠通訊、引擎等;該想法也可以與上述解釋的超聲波發生器結合使用，以開發高質量的超聲波系統。

該設計采用直接轉換原理。晶體管Q1和Q2可增強壓電揚聲器檢測到的超聲波信號。然后，Q2的集電極輸出用于驅動JFET（Q3）輸入，可以看到JFET輸入像產品檢測器電路一樣連接在一起。

本概念中的PLL（U1）級類似于可調諧外差振蕩器，其額外饋送JFET檢波器電路的輸入。入站超聲波信號與外差振蕩器的頻率相結合，產生總和和差頻率。

高頻元件通過C3、R8和C6分量網絡濾除。剩余的低頻輸出允許通過 LM386 音頻放大器輸入進入。揚聲器或耳機可以連接到電路的音頻輸出。

6） 另一個超聲波接收器電路，用于收聽 20 kHz 范圍以上的聲音

我們耳朵的頻率檢測范圍幾乎不超過 13 kHz 頻率。超聲波探測器的功能是通過切換高頻噪聲的頻率來打破這一限制，例如狗哨聲、幾乎聽不見的氣體泄漏、蝙蝠嗶嗶聲和幾種人工超聲波聲音，例如輕輕敲擊報紙。

輸入換能器檢測到的“超聲波”被增強并饋送到產品檢測器。包括一個非穩態多諧振蕩器，因為BFO穩定性可能沒有太大意義。除了所需的信號差分外，該電路還自行生成BFO信號以及求和頻率，然后將其端接在固定在4 kHz的低通濾波器內。

這里產生的信號再次被放大以操作一組耳機。該電路的工作電流約為 8 毫安，因此可輕松由 9 V 干電池供電。