ドップラー効果を利用したモーションディテクター回路

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この記事で説明されているモーションセンサー回路は、ドップラーシフトの原理を使用して動作します。この原理では、移動するターゲットは、移動するオブジェクトから反射され、連続的に変化する周波数で検出されます。

ドップラー効果とは

音の非常に魅力的な特徴の1つは、 ドップラー効果



ドップラー効果は、音の周波数を生成している音源が継続的に移動しているときに発生します。動く音源が近づくと、音の音量と音量が大きくなり、遠ざかるにつれて、音の周波数と音量が小さくなります。

音源が動いておらず、音源に近づいたり、音源から遠ざかったりすると、まったく同じドップラー効果が得られます。



上記のモーションディテクタ回路は、 ドップラー効果 指定された領域内の動きを検出します。

高周波(15〜25 kHz)の音響送信機は、指定された領域を対象とし、高感度のトランスデューサーは、送信機のトランスデューサーと同じパスに面するソースの横に配置されます。

対象領域内に動きがない限り、反射音の周波数と送信音の周波数はまったく同じになる傾向があります。

しかしながら、 あらゆる種類の動き ターゲットによって小さな周波数変化が発生し、受信機によってすばやく検出され、接続されたディスプレイユニットに表示されます。

回路のしくみ

ドップラー効果を利用したモーションセンサー回路

SPKR1およびSPKR2は27MMピエゾトランスデューサーであり、SPKR3は小型の8Ωスピーカー、ヘッドホン、またはAC電圧計にすることができます

上記の回路図を参照すると、IC1(a 567フェーズロックループ )は、15〜25kHzの出力周波数範囲を持つ調整可能な発振器のように設定されます。 ポテンショメータ R22は、発振器の出力周波数を適応させるために適用されます。

IC1出力はトランジスタQ1によってバッファリングされ、 トランスデューサー BZ1。反射された音の周波数は、回路のレシーバーステージで構成され、Q2のベースに適用される2番目のトランスデューサーBZ2によってキャプチャされます。

Q2を介してブーストされた出力は、ピン1でIC2(ダブルバランスミキサーのように接続されている)に適用されます。もう1つのサウンド信号(IC1の出力から抽出)がピン10でIC2に送信されます。

抵抗R21(50kポテンショメータ)は、キャリアバランス制御のように採用されており、 発振器の信号 ピン6でチップIC2のミキサー出力に漏れません。

IC2のピン6でのミキサーの出力は、IC3の入力( IC LM 386 、低電圧オーディオパワーアンプ)。

適切なスピーカーまたはヘッドホンのペアを使用すると、IC3からの出力を確認できます。

ポテンショメータR23はボリュームコントロールとして採用されています。

テストと設定の方法

実際には、このドップラーモーションセンサー回路についてそれほど重要なことはありません。真実は、回路は単純にベロボードの上に構築することができるということです。

また、このユニットをきれいできれいなPCB上に構築すると(すべてのコンポーネントのリード線が可能な限り小さく保たれるようにする)、目的の結果をすばやく得ることができます。

構造レイアウトでは、受信機の入力回路と送信機の出力回路を可能な限り互いに分離し、指定されたすべてのICにソケットを使用することをお勧めします。

2つのトランスデューサーBZ1 / BZ2(SPKR1 / SPKR2)を約4インチ離して、同じ方向に焦点を合わせ、近くの物体から遠くに配置して、テストを開始します。

可変抵抗器R21、R22、およびR23を中心点に調整し、回路の電源をオンにします。

送信機の出力が聞こえる場合は、発振器の周波数が非常に低く固定されている可能性があります。その場合、周波数を聞くことができなくなるまでR22を微調整できます。

次に、BZ1(SPKR1)で最も静かな出力が得られるまで、R21を微調整します。

この後、2つのトランスデューサー(SPKR1 / SPKR2)の前で手を上下に動かしてみてください。これにより、スピーカー(SPKR3)の低周波音が変動するはずです。

手を速く動かすと、出力音の周波数がはるかに高くなるはずです。非常に動きの遅い物体の場合、ピン5のIC3出力の両端に接続された可動コイルタイプのDCメーターへの影響を確認することをお勧めします。

ゆっくりと動く物体がトランスデューサーの前を通過するのに応じて、メーターの針がスケール上で上下に変動するのが見える場合があります。




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