我就知道,肯定有很多人首先要吐槽我这诗,但是先不要吐槽我的诗了好伐?我们来说说今天的重点:如何自己做一台便携式的驱蚊器,这样的话,我们就有了一件驱蚊的“铁布衫”,有了这件“铁布衫”,我们的夏天就只剩下冰激凌的甜和西瓜的爽了不是?
生物学原理
做驱蚊器前,我们首先需要搞清楚一个问题,那就是:什么样的蚊子会咬人?在查阅了很多相关资料后,我们可以得出结论:原来雄性的蚊子是从不咬人的,它们靠吸食植物的汁液为生。
咬人的蚊子都是雌蚊,而且一般都是怀着卵的雌蚊。我们还知道了一件事,雌蚊在怀卵期间有一个癖好,它们超级不喜欢和雄蚊接近。
所以,我有一个很(bu)大(kao)胆(pu)的想法:抓几只雄蚊子趴我身上来“保护”我!
显然,这个想法不太好实现,因为其中一个重要的问题是:我根本就不认识哪只蚊子是公的哪只蚊子是母的!既然如此,不如我们用电路模拟出雄蚊就在附近的“假象”,雌蚊子会认为附近有雄蚊子,就会避之远矣,这样不就达到同样的驱蚊效果了吗?
关于雄性的蚊子,一个重要的区别于雌蚊子的生物特征,就是它可以发出频率为21一23KHz的超声波。也就是说,我们要DIY一个可以发出21—23KHz频率超声波的电路就行了。
超声波
超声波属于声波的类别之一,属于机械波(注意:肯定有人认为超声波属于电磁波!错了!),人耳可以听到的声波频率范围是20Hz~20KHz,而当声波的频率低于20Hz时就叫“次声波”,当声波的频率高于20KHz时就叫“超声波”(在实际的应用中,有时候也会把高于15KHz的声波称为超声波)。
超声和可闻声在本质上是一致的,都是一种机械振动,通常以纵波的方式在弹性介质内会传播,是一种能量的传播形式,其不同点是超声波的频率高,波长短。
电路图和PCB
既然我们要DIY超声波电路,下面就给大家带来一个稳定的超声波发生电路。
电路不算复杂,元件也都是非常容易获得的常见型号。按照电路原理图的样子,基本上不需要过多的调整布线,就可以很轻松的画出PCB图。
电路工作原理分析
简单地说,这个电路利用单结晶晶体管BT33F振荡特性使其产生频率为21KHZ---23KHZ的振荡信号,然后通过由C2、VT2作为的后级放大器产生放大信号,耦合至压电陶瓷片,从而产生超声波。
单结晶体管与电阻R1、R2、R3、电位器RP及电容C1组成前级的单结晶振荡电路,电源经R1、RP向电容C1充电,当充电达峰点电压时,单结晶体管VT1开启,并经电阻R3放电,当C1两端的电压下降到峰点以下时,单结晶体管截止。如此反复充电放电,产生振荡信号。
调节电位器RP能改变振荡频率,使之在21KHz—23KHz左右。该振荡信号经电容C2耦合至VT2组成的放大电路,放大后的信号由电容C3输出,给压电陶瓷蜂鸣片发出频率为21KHz~23KHz的超声波,模拟雄蚊的频率,使雌蚊“回避”以实现驱蚊的目的。
元器件
结合电路原理图,我们来看看这个电路都用到了那些元器件。
VT1:晶体管BT33F
VT2:三极管9018(β=120)
RP:电位器51kΩ
R1:电阻1kΩ
R2:电阻100Ω
R3:电阻51Ω
R4:电阻47kΩ
R5:电阻3.3kΩ
R6:电阻1kΩ
GB:电源6v~9v直流电
VD:发光二极管
SW:开关
C1:电容0.047μf
C2:电容0.01μf
C3:电容0.1μf
BC:压电陶瓷片
焊接与实物
以下是网友焊接完成的电路实物图,如果是实际制作的话,可以将PCB体积进一步缩小,同时改进焊接质量,缩短元器件焊接的管脚长度,降低元件之间的干扰,也会对电路的稳定运行起到一定的帮助。
电路调试
说到电路的调试,我不想写的很复杂,更不希望写一堆枯燥的推算公式,但是为了实现这个电路的良好工作状态,必要的调整还是必不可少的,我们可以通过调整电位器RP的阻值,将单结晶晶体管的振荡频率调整在21KHz~23KHz,如果你有一台示波器,这事就简单了,你可以使用示波器直接测量出它在不同状态下的振荡频率。
如果你没有示波器,可以尝试一下以下的数据,在使用9V电源时,尝试将对应测试点上的电压调整到下面的数据,基本上,你已经得到了想要的振荡频率。(以下数据仅供参考,由于元件的个体差异性因素,测量结果也很可能出现偏差,所以,最高效的方法还是用示波器去测量实际的振荡频率)
这个电路的驱蚊效果关键取决于电路的振荡频率,所以,在实际调试中,需要反复调试电位器RP的阻值,使电路的振荡频率在21KHz~23KHz,此外,电路的输出功率也会直接影响驱蚊效果,输出功率大则驱蚊半径就大,反之,输出功率小则驱蚊半径就会相应的减小,如果你试图提高电路的输出功率,也可以增加末级输出功率,最行之有效的方法是增加一级功率放大,同时使用9v的层叠电池作为电路的电源。在不影响便携性的前提下增加了整机的驱蚊效果。
最后的提醒
由于电路是采用电池供电,所以,随着使用时间的增加,其电源电压不可避免地会逐渐降低,从而对振荡频率产生一定的影响,驱蚊的效果也会随之减弱。
所以,最后要说的是:如果因为电池没电被蚊子叮了,不要怪PCB哥没提醒你,睡前要预防驱蚊器电池没电!
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