驅(qū)蚊電路

蚊香、地墊、液體噴霧器、藥膏等驅(qū)蚊劑經(jīng)常被用于各種場(chǎng)所。然而，它們?nèi)菀讓?duì)人體造成致命的傷害。例如，驅(qū)蚊霜和驅(qū)蚊油會(huì)對(duì)皮膚造成過敏反應(yīng)等不良影響。蚊香、蚊香墊在加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒煙霧，導(dǎo)致呼吸困難，而液體蒸發(fā)器在加熱時(shí)也會(huì)產(chǎn)生煙霧。

為了達(dá)到高效且無任何副作用的效果，最理想的解決方案是用最少的元件構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的電子電路，從而產(chǎn)生驅(qū)蚊效果。簡(jiǎn)而言之，本文將介紹一種簡(jiǎn)單的驅(qū)蚊電路。

驅(qū)蚊電路的原理：

人類可以聽到 20 赫茲至 20 千赫范圍內(nèi)的聲音。頻率高于 20 kHz 的聲音被稱為超聲波。貓、狗、昆蟲、蚊子等動(dòng)物都能聽到這種超聲波。蚊子的這一特征是由于其觸角上有感覺結(jié)構(gòu)。

超聲波通常由雄蚊傳播，雌蚊接收。然而，雌蚊在繁殖后一般會(huì)避開超聲波，因此可以利用這一事實(shí)來產(chǎn)生與雄蚊產(chǎn)生的超聲波范圍相似的超聲波，從而驅(qū)趕蚊子。 超聲波會(huì)對(duì)蚊子的觸角產(chǎn)生壓力，從而將蚊子驅(qū)趕走。

換句話說，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，它可以產(chǎn)生頻率范圍為 20 千赫至 38 千赫的超聲波，從而嚇跑蚊子。

電子驅(qū)蚊器電路圖： 

最常見的 Astable 多頻振蕩器是 555 定時(shí)器集成電路。它基本上是一個(gè) 8 引腳集成電路，引腳說明如下：

引腳 1 - 接地引腳，直接與電池負(fù)極相連。

引腳 2 - 觸發(fā)引腳。這是一個(gè)低電平有效引腳。當(dāng)該引腳上的信號(hào)低于電源電壓的三分之一時(shí)，定時(shí)器被觸發(fā)。為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，該引腳直接與 6 號(hào)引腳相連。

引腳 3 - 是輸出引腳。

4 號(hào)引腳 - 是復(fù)位引腳。這是一個(gè)低電平有效引腳。通常與電池正極相連。

5 號(hào)引腳 - 這是控制引腳，很少使用。為安全起見，該引腳通過一個(gè) 0.01microFarad 陶瓷電容與地相連。

第 6 引腳 - 這是閾值引腳。當(dāng)該引腳上的電壓大于或等于電源電壓的三分之二時(shí)，定時(shí)器輸出恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作，該引腳與引腳 2 短路，并通過一個(gè)電阻器與引腳 7 連接。

第 7 引腳 - 這是放電引腳，為電容器提供放電路徑。

所需元件

555 定時(shí)器

一個(gè) 0.01 微法拉的電解質(zhì)電容器

一個(gè) 0.01 微法拉的陶瓷電容器

一個(gè) 760 歐姆的電阻器

另一個(gè) 1.5 K 電阻器

 壓電蜂鳴器

一個(gè) SPST 開關(guān)

一節(jié) 5 V 電池

驅(qū)蚊電路設(shè)計(jì)：

開發(fā)電路的基本思想是使用蜂鳴器產(chǎn)生超聲波。蜂鳴器由振蕩電路驅(qū)動(dòng)。在這里，我們使用基于 555 定時(shí)器的可控多諧器電路作為振蕩電路。

設(shè)計(jì)電路涉及到設(shè)計(jì)一個(gè)星型可變多頻振蕩器電路。一般來說，555 可控多頻振蕩器產(chǎn)生的輸出信號(hào)頻率由以下公式給出：

F = 1.44((Ra+Rb*2)*C)

其中，Ra 是 7 腳與 Vcc 之間的電阻值，Rb 是 7 腳與 6 腳之間的電阻值，C 是 6 腳與地之間的電容值。

設(shè) C = 0.01 微法拉

F = 38 千赫

讓占空比 D = 60%（555 定時(shí)器不可能產(chǎn)生占空比為 50%的信號(hào)）。

由此得出

Ra = 1.44（2D-1）/（F*C）

Rb=1.44(1-D)/(F*C)

代入 C、F 和 D 的值，我們得到

Ra = 0.758 K 歐姆，即 758 歐姆，Rb = 1.52 K 歐姆

因此，我們可以使用一個(gè) 760 歐姆的電阻和另一個(gè) 1.5 千歐的電阻。

電路背后的理論：

多頻振蕩器是一種產(chǎn)生脈沖輸出信號(hào)的電子電路。一般來說，多頻振蕩器根據(jù)輸出穩(wěn)定的性質(zhì)進(jìn)行分類。

只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的多諧振蕩器稱為單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，可用作脈沖發(fā)生器。

 無穩(wěn)定狀態(tài)的多諧振蕩器稱為天穩(wěn)多諧振蕩器，用作振蕩器。

具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的多諧振蕩器稱為雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，用作施密特觸發(fā)器。

在此，我們主要討論星穩(wěn)態(tài)多頻振蕩器。星穩(wěn)態(tài)多頻振蕩器不需要任何外部觸發(fā)，因此可用作振蕩器。它們通過晶體管、運(yùn)算放大器或集成電路實(shí)現(xiàn)。

驅(qū)蚊器電路操作：

開關(guān)關(guān)閉后，555 定時(shí)器獲得電源。根據(jù)內(nèi)部電路，起初電容器電壓為零，因此閾值和觸發(fā)引腳的電壓也為零。當(dāng)電容器通過電阻 Ra 和 Rb 充電時(shí)，閾值引腳的電壓會(huì)在某一點(diǎn)上小于電容器電壓。這導(dǎo)致定時(shí)器輸出發(fā)生變化。此時(shí)，電容器開始通過電阻器 Rb（即放電引腳）放電，并一直持續(xù)到輸出電壓恢復(fù)到原來的水平。因此，輸出信號(hào)是頻率為 38 KHz 的振蕩信號(hào)。 這個(gè)可控多諧器電路的輸出驅(qū)動(dòng)一個(gè)頻率為 38 KHz 的壓電蜂鳴器，產(chǎn)生有規(guī)律重復(fù)的超聲波。通過改變電位器的值，也可以改變輸出頻率。

驅(qū)蚊電路的應(yīng)用：

如上所述，該電路可用作驅(qū)蚊器。通過對(duì)電阻和電容值進(jìn)行一定的修改和變化，該電路還可用作其他驅(qū)蚊器。此外，它還可用作簡(jiǎn)單的蜂鳴器報(bào)警電路。

驅(qū)蚊電路的局限性

需要大量的頻率設(shè)置。

超聲波信號(hào)與信號(hào)源成 45 度角傳播。如果路徑上有任何障礙物，信號(hào)就會(huì)被反射或轉(zhuǎn)移。

對(duì)較少的蚊子數(shù)量有效果。