基恩士電子傳感器的應用及維修方法
超聲波物體位移探測傳感器
超聲波物體位移探測傳感器主要由超聲波發射電路和超聲波接收處理電路兩部分組成,比較典型的超聲波傳感器電路原理框圖見 。
超聲波傳感器的實際應用電路見 ,雙面PCB板頂層元件布局圖見 ,頂層印制板圖見,底層印制板圖見 ,這些圖是根據四環汽車防盜報警系統所配用的超聲波傳感器描繪。整個電路由兩部分組成,即超聲波發射和超聲波接收處理兩部分。
1.超聲波發射電路 超聲波發射電路由40kHz振蕩器、放大器及超聲波轉換器組成。由晶體B1、IClA、IClB等組成40kHz振蕩器,產生的40kHz精密振蕩信號經IClF緩沖放大,IClE、ICIC功率放大后,推動超聲波發射傳感器n1,將電信號轉換成超聲波信號輻射向空中。
2.超聲波接收處理電路 超聲波接收處理電路由超聲波拾取放大電路、多譜勒拍頻放大電路及電平變換電路等組成。由超聲波接收傳感器Ⅲ將空中的超聲波信號轉換為交流電信號;由V2、V3組成兩級交流耦合自舉偏壓式電壓放大器;由VD5、VD6、C12、V4、V5、V6組成多譜勒拍頻放大器;由IClD、V1組成電平變換器。當探測空間在靜態時,超聲波放大電路接收到的是穩定的40kHz電信號,VD5、VD6輸出的是一直流電平,由于V4、V5為交流放大器,穩定的直流電平不會有信號輸出;放大器V6為丙類偏置,集電極為高電平,即反相器IClD的輸入端為高電平,輸出端為低電平,V1處于截止狀態,集電極輸出高電平,傳感器無輸出。
若探測空間有物體運動,則運動物體上所反射的超聲波會發生頻率偏移,即多譜勒效應。此時放大器接收放大的是兩個不同頻率所形成的拍頻信號,經VD5、VD6檢波,將拍頻信號取出,經V4、V5前置放大,送往V6。V6為丙類放大器,交流信號的正半周使V6導通,其集電極(即反相器IClD的輸入端)變為低電平,IClD輸出高電平,從而使VD4發光二極管點亮,做輸出有效指示;VTl導通,集電極變為低電平,即低電平有效輸出。
R21為靈敏度調整電位器,暢為上電延時電容,確保通電時IClD輸入端為高電平,防止電路誤動作。
例5 另一種超聲波傳感器的電路原理圖見 ,雙面PCB板頂層元件布局圖見 ,頂層印制板圖見 ,這些圖是根據捍將汽車防盜報警系統所配用的超聲波傳感器描繪的。整個電路由超聲波振蕩發射電路和超聲波接收處理電路兩部分組成。
1.超聲波發射電路 超聲波發射電路由40kHz振蕩器、放大器及超聲波換能器組成。由晶體B3、IClF等組成40kHz振蕩器產生的40kHz等幅振蕩信號,經IClE緩沖放大后,推動超聲波換能器B1,將交流電信號轉換為超聲波信號輻射到空中。
2.超聲波接收處理電路 超聲波接收處理電路由超聲波拾取放大電路、多譜勒拍頻放大電抗干擾電路、指示電路及電平變換電路等組成。由超聲波接收傳感器B2將空中的超聲波信號轉換為交流電信號;由V1、V2組成兩級交流耦合自舉偏壓式電壓放大器;由VD2、VD3、C7、V3、V4組成多譜勒拍頻檢波、放大電路;由V5、IClA、VIM、凹、IClB、IClD等組成抗干擾電路;由V6、LEDl、R28等組成電平變換電路。
當探測空間在靜態時,超聲波放大電路接收到的是穩定的40kHz電信號,VD2、VD3輸出的是一直流電平,由于V3、V4為交流放大器,穩定的直流電平不會有信號輸出;放大器V5為丙類偏置,處于截止狀態,集電極為高電平,即反相器IClC的輸入端為高電平,輸出端為低電平,LED2不發光。同時,由于V5集電極輸出高電平,IClA輸出低電平;IClB輸入端為低電平;IClD輸出低電平;V6截止,集電極為高電平,傳感器無輸出,LEDl不亮。
若探測空間有物體運動,則運動物體上所反射的超聲波會發生頻率偏移,即多譜勒效應。此時放大器接收放大的是兩個不同頻率所形成的拍頻信號,經VD3、VD2檢波,將拍頻信號取驅出,經V3、V4前置放大后送往V5。V5為丙類放大器,交流信號的正半周使V5導通,其集電極變為低電平,IClC輸出高電平,此高電平經VD4、R30、R31、向凹充電,隨著凹正極電位的升高,IClD輸出高電平,V6導通,集電極變為低電平,即低電平輸出有效,LEDl發光,作輸出有效指示。
R32為靈敏度調整電位器,R31為抗干擾延時調整電位器。
電子傳感器的檢修方法
電子傳感器的檢修應根據電路原理大體區分故障部位,根據不同電路的特點,采取相應的判別方法,如對電壓放大器電路可以采用人體信號注入法,也可以采取電壓測量法,對電子開關電路可以采取電壓法及人為改變輸入電平觀察輸出電平的變化情況??傊妷悍ㄊ菣z測電子設備zui基本、zui常用的方法之一。
對于電子振動式傳感器,可以按照振動檢測器件、電壓放大器、電壓比較器這三個部位根據不同的電路特點進行檢修。
如何區分故障部位?對有故障的電子振動式傳感器,可以斷開振動檢測器的輸入端,從該處注人人體感應信號(手持金屬物斷續點觸某處),如指示燈亮,說明傳感器整個電路部分工作正常,僅是檢測器件有故障;如指示燈不亮,說明故障在電路部分。
如何判斷電路部分的故障部位?如何判斷故障部位是在電壓放大器電路還是在電壓比較器電路?可以通過測量比較器的電壓邏輯關系來判別比較器是否有故障。比較器在正常情況下,如反相輸入端的電壓高于同相輸入端的電壓,其輸出端為低電平,如反相輸入端電壓低于同相輸入端電壓,其輸出端為高電平?;蛉藶檫M行干預,原來是同相輸入端為基準電壓,輸出端為高電平的電壓比較器,如將反相輸入端(通過100kn~1Mn)的電阻接電源正極,則輸出端應變為低電平,否則說明比較器工作不正常。
對于電壓放大電路的檢修,可以通過觀察放大器輸入、輸出端的波形,或從輸入端注入人體感應信號,用萬用表觀察輸出端電壓的變化情況,如電壓沒有變化,則說明放大器工作不正常。
對工作在開關狀態的晶體管,通過測量各極電壓,或人為改變基極電位,觀察集電極的電平變化情況,就可以鑒別開關電路的正常與否。
人體紅外熱電傳感器的電路工作原理,同電子振動傳感器的電路工作原理相同,只是因檢測的對象不同而傳感器各異,因此人體紅外熱電傳感器的檢修方法,可以參照振動式電子傳感器的檢修步驟進行。
超聲波傳感器由發射電路和接收電路兩部分組成,因此可以先區分故障是在發射部分還是接收部分。
如何判斷接收電路部分工作是正常的?方法是從接收電路的輸入端(接收傳感器的非接地端,必要時可以拔去接收傳感器的插頭)注人人體感應信號,如指示燈隨之閃亮,說明接收電路工作基本正常。
如何判別發射電路部分是否工作正常?對發射電路的檢查,用示波器觀察發射傳感器兩端的交流波形,正常時峰峰值交流電壓應有7~9V,否則說明發射電路有問題。另外,也可以用萬用表的dB檔或交流電壓檔串一只0.1~0.47μF的電容,來測量該點的交流電壓的有無,從而判別發射電路是否正常。
對發射電路部分的檢修,可以從電源電壓、振蕩電路、放大電路、負載的順序進行依次檢修,通過測量直流電壓和交流波形的方法,查找故障元件。
對接收電路部分的檢修,一般應在發射電路正常的情況下進行,這樣可以利用發射部分的信號做為信號發生器來檢測接收電路部分是否正常,從而給使用示波器檢修帶來方便,所以從接收傳感器到放大電路、拍頻檢波、拍頻放大電路均可以觀察波形。
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