自制超声波驱狗器(第三版)

文档标识符：Ultrasonic_Dog_Repellent_II_T-D-P7

作者：DLHC

最后修改日期：2020.8.13

本文链接： https://www.cnblogs.com/DLHC-TECH/p/Ultrasonic_Dog_Repellent_II_T-D-P7.html

“威力”测试

图0.0-最终

图0.1-轻松弯曲火焰

参考资料

http://www.talkingelectronics.com/projects/50%20-%20555%20Circuits/50%20-%20555%20Circuits.html#53a

数据手册、T25参数文件、专利文件和电路仿真文件

链接(1)：百度100KB/s网盘(V1.1)

提取码：gknp

链接(2)：蓝奏云(V1.1)

开源PCB

链接(1)：百度100KB/s网盘(V1.1)

提取码：yuup

链接(2)：蓝奏云(V1.1)

图0.1-PCB

图0.2-3D模型

反思与改进

上一次制作的超声波驱狗器效果不好，表现在：

1.使用的超声波扬声器，其发出的声音太小，无法有效地震慑或驱逐较远处的狂犬。

2.使用的超声波扬声器，会发出人耳可以听见的刺耳的声音，会对使用者造成潜在的附带损伤。

3.不便于携带，不方便使用。

4.高端驱狗器价格过于昂贵在100到250元(实际上成本只有30元左右)。

从以上问题出发，提出以下解决办法：

1.使用超声波探头，型号为T25，中心频率为25KHz，改善上述(1)(2)(3)。

2.简化电路，保留核心的驱狗功能(可能会添加其他常用的功能)，简化驱狗器操作方法，开源PCB，改善上述(3)(4)。

市面上售出的超声波驱狗器，价格在20元~~300元。低端产品质量无保障，高端产品价格过于昂贵。这套装置并不复杂，开源PCB和原理图可以让更多的人使用到廉价的驱狗器。这是本项目的目标。

对网上一些原理图的测试

原理图简述	灭打火机火焰效果	驱狗效果	备注
555发生方波，LM386功率放大以驱动超声波扬声器(原理图见图1.0)	未测试	轻微	狗可以听到，但是没吓跑
555发生方波，LM386功率放大，驱动超声波探头T25(原理图参考图1.0)	弯曲5°	未测试	Vcc=12v，距离火焰3mm
555发生方波，KIA4558P组成同相比例放大电路	无效果	未测试	Av=9，输出的信号失真(输出一个直流电压)
555发生方波，输出信号经铝电解电容耦合驱动变压器初级，变压器次级接T25(原理图见图1.1)	几乎无效果	未测试	初级：次级=1；29，次级Vpp=0.216v（详见下）
使用NE556做信号发生器，第一个555做频率可调的方波发生器，第二个555将第一个555发生的方波进行反相。这两组互为反相的方波信号分别控制一组由BD679和BD680达林顿管组成的推挽电路，从而构成“H桥”来驱动超声波探头(原理图见图1.3)	可以使打火机火焰弯曲90°	猫比狗更敏感，对部分狗不起作用	使用锂电池和充放升压模块为系统供电，Vcc=17.5v 有很大潜力

表1-原理图试错(蓝色的代表有驱狗潜力的原理图)

开发日志

1.第一版，使用555做信号发生器，LM386功率放大，推动超声波扬声器(323x7)。可以产生对狗有轻微影响的超声波，但是功率太小，不能驱狗，且人耳可以听见。

图1.0-第一版原理图，源

2.第二版，使用555做信号发生器，LM386功率放大，推动超声波探头(T25)。可以产生一定强度的超声波，可以使打火机火焰弯曲5°(T25距火焰3mm)。原理图同第一版，不同之处是使用了T25。

第二版，使用555做信号发生器，通过铝电解电容耦合后加到变压器初级(匝数比1：29)。次级可以产生Vpp=54v的正弦波，但是接上负载T25后，Vpp下降到0.216v。超声波探头(T25)发出的声波无法弯曲火焰(强度太低)。

图1.1-第二版原理图，源1，源2

3.第三版，使用NE556（双555）做信号发生器，第一个555做频率可调的方波发生器(多谐振荡器)，第二个555将第一个555发生的方波进行反相(施密特触发器)。这两组互为反相的方波信号分别控制一组由BD679和BD680达林顿管组成的推挽电路，从而构成“H桥”来驱动超声波探头(T25)。

本文只介绍第三版，第一版参考这里。

图1.2-第三版原理图，源

图1.3-第三版原理图(改进版)

电路原理(第三版)

使用NE556（双555）做信号发生器，第一个555做频率可调的方波发生器(多谐振荡器)，第二个555将第一个555发生的方波进行反相(施密特触发器)。这两组互为反相的方波信号分别控制一组由BD679和BD680达林顿管组成的推挽电路，从而构成“H桥”来驱动超声波探头(T25)。

NE556只是发生激励信号，实际上T25发出的声波频率可能不等于此激励信号的频率。就好像你用一个棍子以25KHz的频率击打一个吊着的球，球会以25KHz震荡吗？我没有测试，如果你知道，你可以留言让大家知道。

通过调节100K电位器，可以调节NE556发生方波的频率(占空比也会同时改变)。

可以通过按键开关或拨动开关开启驱狗器，同时还有一个“保险”，防止误触。

工作状态指示灯，以提示操作者。

图2.0-原理图(改进版)，同图1.3

图2.1-NE556产生的两组互为反相的方波信号(仿真)

图2.2-最终驱动T25的信号(仿真)

元件清单

NE556 *1（可以使用两个NE555替代）

DIP-14芯片座 *1（可选，或两个DIP-8芯片座）

洞洞板 *1

1nF独石电容(102) *1

0.01uF瓷片电容(103) *2

1K电阻 *1

100K单联电位器 *1

BD679达林顿管 *2

BD680达林顿管 *2

超声波探头T25 *1

按键开关 *1

拨动开关 *2

红色LED *1

820欧电阻*1

600mAH锂电池 *1

锂电池充放升压模块 *1

图3.0-主要元件(1)

图3.1-主要元件(2)

图3.2-主要元件(3)

PS.以上图中均没有出现拨动开关，但实际上是需要的

部分元件简介

NE556：双555定时器，额定电压4.5~~16v，最大18v，14引脚双列直插封装。本电路中，第一个555做频率可调的方波发生器(多谐振荡器)，第二个555将第一个555发生的方波进行反相(施密特触发器)，Vcc=17.5v。淘宝可买到。

图4.0-NE556实物(DIP-14)

图4.1-NE556引脚定义

100K单联电位器：型号B100K。调节其阻值可以改变NE556发生方波的频率。淘宝可买到。

图4.2-B100K实物

BD679达林顿管：NPN型复合管，丝印BD679G。本电路中，与其余三个管子构成“H”桥。淘宝可买到。

图4.3-BD679

图4.4-BD679引脚定义

图4.5-BD679与BD680参数

BD680达林顿管：PNP型复合管，丝印BD680G。本电路中，与其余三个管子构成“H”桥。淘宝可买到。

图4.6-BD680

图4.7-BD680引脚定义

超声波探头T25：型号T25(T代表发射)，中心频率25KHz，指向性80°，声压级：≥120(10V/30cm/sine wave)。在本电路中，功能与第一版的超声波扬声器相同，只是指向性更强。淘宝可买到。

图4.8-T25正面

图4.9-T25反面

图4.10-T25指向性图案

锂电池：容量600mAH，带保护板的电芯。在本电路中，为驱狗器提供电源。注意，锂电池电压较低，需要接锂电池充放升压模块才能接入电路。容量越大，驱狗器使用的时间就越长。淘宝可买到。

图4.11-锂电池电芯

锂电池充放升压模块：型号J5019(18650锂电池充电升压放电一体模块)。在本电路中，用于给锂电池充电、放电(可升压，最大27v)，为系统提供17.5v电压。

图4.12-J5019模块

完成后

图5.0-正面(未添加锂电池及充放模块)

图5.1-反面(未添加锂电池及充放模块)

图5.2-正面(添加锂电池及充放模块)

图5.3-反面(添加锂电池及充放模块)

测试结果

1.Vcc=9v，f=25KHz下：Dr=55%（占空比）。

使用100K的电位器，产生方波的频率范围：7.8~~250KHz。

在其他频率下，占空比会变化。

2.电路工作电压范围：9~~16v，最大18v。

电压越高，T25发出的超声波越“响”，电路功率越大，电池使用时间越短，驱狗效果越好(理论上如此)。

注意：受限于NE556，电路最大工作电压为18v，超出会损坏NE556。不要长时间开启驱狗器，会损坏NE556和T25！

3.功耗：Vcc=9.1v @130mA @1.2W

Vcc=12v @300mA @3.6W

Vcc=17.5v @????? @???? （未测试）

4.用9v干电池供电，效果很不好。

使用锂电池或充电宝供电，效果很好。

5.灭火焰效果：使用锂电池和锂电池充放升压模块(设定输出电压为17.5v)为系统供电，可以使打火机火焰弯曲90°。

6.实测驱狗效果：使用锂电池和锂电池充放升压模块(设定输出电压为17.5v)为系统供电。大部分宠物狗不太敏感，对于敏感的狗，它们似乎只是讨厌听到这个声音。但是猫非常敏感，隔着3米就能察觉，如果隔近一点，会把猫吓一跳。

图6.0-NE556产生的两组互为反相的方波信号

图6.1-最终驱动T25的信号(未带T25)

图6.2-最终驱动T25的信号(带T25)

图6.3-使用此驱狗器对着打火机火焰

改进措施

1.改进振荡器部分，使其能在更宽的电压范围内工作(本电路为9~~16v，最大18v)。

2.提高系统工作电压。系统工作电压与T25驱动信号电压正相关，越大，驱狗器功率越大。测试表明，对于驱狗来说，此装置功率还是太小。

3.使用容量更大的锂电池，延长使用时间。

FAQs

F.如果我想造一个类似的装置，我需要什么？

Q.除了上述元件清单的元件外，你还需要电烙铁、焊锡和热熔胶枪。如果你要打印PCB，直接把.Altium PCB Document文件发给PCB工厂即可。

F.这个装置可以干啥？

Q.驱赶恶犬、挑逗猫。

F.可以做到100%驱狗吗？

Q.不能，有的狗对这个装置很敏感，但是有的不那么敏感。你可以尝试调节电位器微调激励信号频率，但是注意T25的中心频率在25KHz，此频率T25处于最佳工作状态。同时，猫对这个装置很敏感。

F.我想将此项目商业化，需要注意什么？

Q.本项目原理图基于此，你可能需要经过原作者(不是本文的作者)的同意。本文作者绘制的PCB开源，可以不经我本人许可随意使用、修改、分发。本项目的目标在于降低驱狗器的价格，请不要与之背道而驰。

声明

驱狗器只能作为辅助防御工具，不能保证对所有狗有效。

如有问题，请在评论区留言。

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/4259099/blog/4494097

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