自制超聲波驅狗器

前言
       有些時候，你會發現有的狗看見你就會不停的叫，這很煩。大多數時候，這不是狗的問題，而是狗主人的問題。如何讓狗中止大叫，這是本文要討論的問題。
       超聲波驅狗器是一種讓狗中止大叫的裝置，能夠分爲兩類：

   1.主動式。主動式須要使用者主動操做裝置以發出超聲波；

   2.被動式。被動式是裝置經過麥克風檢測狗叫，當檢測到了狗叫，裝置發出超聲波。本文討論主動式驅狗器

。
       你也能夠在網上買到超聲波驅狗器，價格在30--230元。

 

本文參考地址：

       https://bigdanzblog.wordpress.com/2018/03/13/woof-off-a-device-to-control-an-out-of-control-barking-dog/

NE555和LM386數據手冊、驅狗器原理圖下載地址

        連接   ：https://pan.baidu.com/s/1-sBi6mq2uLmPSu1WLibqRQ
        提取碼：ufwu

 

你須要具有的技能

        1.基本的焊接技巧和電路學知識

        2.辨別二極管方向

        3.辨別IC引腳

        4.操做示波器，觀察NE555和LM386輸出的波形

        5.必定的膽量，測試你的驅狗器

原理

        人耳能夠聽見的聲波頻率範圍爲20--20,000Hz，狗能夠聽見的範圍爲15--50,000Hz。咱們將以很是大的功率發出一個具備特定頻率的聲波，該聲波應該知足如下條件：

    1.處在狗可聽見範圍而且處在人耳可聽範圍外。

    2.該聲波具備特殊的頻率，在這個頻率下狗應該感到煩躁或恐懼。就好像你用粉筆刮黑板所產生的聲音。

 

        電路主要由NE555定時器、LM386音頻放大器、超聲波揚聲器和電源組成。NE555輸出20--27KHz的方波，方波被LM386放大，最後LM386推進揚聲器產生超聲波。我對原電路圖作了如下改動：

    1.在12V輸入端串接一個撥動開關。

    2.用1N4007替代1N4935。

    3.將R1替換爲3K9電阻串聯2K雙聯可變電阻器的其中一聯；將R2替換爲3K9電阻串聯2K雙聯可變電阻器的另一聯。用於改變信號頻率。

 

        D1(1N4935)是一個是整流二極管，使用1N4007替代。

        C4是NE555輸出信號的耦合電容。

        電路圖中X1-1和X1-2分別接+12V和地，是電源電壓輸入端；X2-1和X2-2是超聲波揚聲器1的信號輸入端和地；X3-1和X3-2是超聲波揚聲器2的信號輸入端和地。原做者設計了兩個揚聲器。揚聲器的數量應該根據實際狀況調整，筆者只使用了一個。

原理圖(版權歸原做者全部，改動未標識在原理圖上)

 

元件清單

   洞洞板    *1

   NE555    *1

   LM386    *1

   DIP8芯片座 *2(可選)

   323x7型超聲波揚聲器 *1(最好兩個)

   1N4007整流二極管   *1

   LED紅     *1

   常開按鍵開關  *1(可選)

   撥動開關  *1

   2K雙聯可變電阻器 *1

   3K9電阻  *2(對功率沒有特殊要求，下同)

   47K電阻  *1

   33K電阻   *1

   18K電阻   *1

   10R電阻   *1

    4.7nF(472)瓷片電容 *1

    10nF(103)瓷片電容  *1

    0.1uF(104)瓷片電容 *1

    47nF(473)瓷片電容  *1

    0.1uF鋁電解電容      *1

    1uF鋁電解電容         *1

 

 全部元件合照(圖中不包含揚聲器和雙聯可變電阻器)

部分元件介紹

        NE555：NE555是一種常見的定時器，最大供電電壓爲18V，筆者使用9V。其工做在多諧振盪器模式，3號引腳輸出20--27KHz的方波(方波的參數計算公式見下面,輸出信號頻率可經過雙聯電阻器調節)。

NE555P-DIP8

NE555引腳定義

NE555內部框圖

Tw1=0.7(R2+R1)C2------輸出高電平寬度

Tw2=0.7R1C2--------------輸出低電平寬度

 f=1.44/[(R2+2R1)C]----------輸出方波頻率

q=(R1+R2)/(2R1+R2)----輸出信號佔空比

(全部參數的單位應該按照國際標準單位配置)

NE555輸出方波示例(f=47KHz,Vpp=1V)

         LM386：一款常見的低電壓音頻放大器。LM386 N-1供電電壓最大爲12V，筆者使用9V。本原理圖中的LM386增益爲20dB(100倍)，若是須要改變增益，參考數據手冊。

 

LM386實物

LM386引腳定義

LM386等效電路圖

典型應用

LM386放大NE555方波後的波形(f=47KHz,Vpp=10V,能夠看見信號失真)

         超聲波揚聲器(高音喇叭)：一種輸出聲波頻率比通常的揚聲器更寬的揚聲器，型號爲323x7的壓電喇叭，頻響範圍2--27KHz，阻抗4--8歐，使用萬用表測量兩端電阻均爲無窮大。能夠用它發出人類沒法聽到的聲波。

 

實物（正）

實物（反）

         可變電阻器：用於改變輸出信號的頻率，其中R1和R2大小相等且同時變化。輸出信號爲20KHz時R1=R2且對應於5K1，爲27KHz時R1=R2且對應於3K8。信號輸出的佔空比恆爲66%。注意，雙聯電阻器的兩聯不一樣步將致使信號頻率偏移。

 

實物

         1N4007整流二極管：一種常見的整流二極管，在此電路中用於防止電源接反。

 1N400X二極管參數

完成後

正面(圖中未添加LED和按鍵開關，下同)

反面

 

測試結果

        1.使用可變電阻器進行頻率調節時，頻率不是按預期的單調變化，頻率變化有以下規律：7KHz-->28.7KHz-->19.8KHz。緣由是雙聯可變電阻器的兩聯不是嚴格的同步變化，兩聯之間存在一些偏差。

        2.嘗試用耳朵聽時，發現聲音十分刺耳，刺耳不是指聲音大，而是使人感到噁心。應該避免長時間聽此聲音，其對聽覺系統有影響。

        3.找了一條狗進行測試，當我走進它時，它開始狂叫。這時我打開驅狗器，它好像聽到了什麼，就不叫了，很神奇。

        4.功耗以下： 45--88mA @12V

                          38--68mA @9V

 

改進措施

        1.能夠嘗試使用精度更高的雙聯可變電阻器，用以消除頻率偏差。

        2.在上述撥動開關處再並聯一個按鍵開關(能夠更方便地控制驅狗器)。

        3.若是你要訓練你的狗，那麼你須要爲這個電路添上一個麥克風和其餘一些電路，也就是被動式驅狗器。能夠參考此書：《玩轉電子製做DIY：33例》科學出版社。

        4.當使用此裝置時，人耳可聽見喇叭發出刺耳的聲音，能夠想辦法濾除該聲音。

 

後續

         1.若是想要增大輸出功率，能夠嘗試並聯多個超聲波揚聲器或使用其餘的運算放大器。

         2.有條件的話，我會再找一些狗，測試個人驅狗器。感謝反饋。目前，測試了一隻狗(就是那隻煩人的狗)。

聲明

        原理圖版權歸原做者全部。此教程未經DLHC容許，禁止轉載。DLHC保留全部權利。