Ben Roloff作成、最終校正2019-1-22
部品：
1 X 0.1 μF コンデンサ
1 x 0.01 μF コンデンサ
2 x 0.001 μFコンデンサ
1 X 3.3 nF コンデンサ
2 x 1kΩ 抵抗
1 x 2kΩ 抵抗
1 x 5kΩ 抵抗
1 x 12kΩ 抵抗
1 x 390kΩ 抵抗
5 x 1MΩ 抵抗
2 x 4.7MΩ 抵抗
はじめに：
近接センサは、電子機器によく使われるものです。赤外線センサは、ほとんどのキットで見かけることができます。赤外線センサは、赤外線LEDに電力を供給し、その反射光をフォトトランジスタで感知することで機能します。もう1つの方法は、超音波を利用します。これは、圧電素子（ピエゾ）で実現できます。
圧電素子：
圧電素子は、機械的な応力を受けると電荷が発生することで動作します。センサの中にある特定のピエゾベンダは、40kHzの信号に反応します。つまり、ピエゾベンダが40kHzの電気信号で駆動されると、振動して超音波を発生し、逆に40kHzの周波数で振動させると、電気信号が発生します。
ピエゾは電気の世界ではいろいろなことに使われています。PUI Audioのものはシンプルな送受信機で、いろいろな使い方ができます。ここでは、簡単な近接センサを作りました。
回路：
送信機：
画像出典はIC555を使った超音波送信回路 - Gadgetronicx
回路は送信回路と受信回路の2つに分かれています。送信回路は、555タイマを中心に構成されています。タイマは40kHzの信号を発生するために使用されます。外部のトリガを使わず、フィードバックをトリガにする非安定モードに設定されています。非安定構成における出力周波数を求めるのには、
f = 1.44/((R2 + 2*R1)*C2)という式を使います。R2に1kΩ、R1に5kΩ、C2に3.3nFを用いると39.669kHzが得られます。これは要求される40kHzに十分近く、問題なく動作します。この信号で、コレクタにプルアップ抵抗を接続したトランジスタ回路を駆動します。
受信機：
画像出典はLM324を使った超音波受信回路 - Gadgetronicx
受信回路は、信号処理タイプの回路です。ユーザーは信号をどう扱うかによって、いくつかの選択肢があります。今回は、これを単純なアナログ信号にするだけです。処理はまず、信号のゲインを上げることから始めます。これは、2つのオペアンプに通すことにより行われます。その後、整流器として動作するダイオードに通します。これにより、正の出力が得られるようになります。それから、コンパレータを通して、低い信号レベルでは出力されないようにします。私の回路では、コンパレータのフィードバックループをダイオード出力の負端子に接続するように、1個所変更しました。
結論：
これはPUI Audioの圧電型超音波送受信機を近接センサとして使用する簡単な方法です。これらの使い方は様々で、本当にアイディア次第ですが、これをきっかけに始めてみてはいかがでしょうか。
コメント：
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