文檔標識符：Ultrasonic_Dog_Repellent_T-D-P2
作者：DLHC
最後修改日期：2020.8.10
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前言
有些時候，你會發現有的狗看見你就會不停的叫，這很煩。大多數時候，這不是狗的問題，而是狗主人的問題。如何讓狗停止大叫，這是本文要討論的問題。
超聲波驅狗器是一種讓狗停止大叫的裝置，可以分爲兩類：
1.主動式。主動式需要使用者主動操作裝置以發出超聲波；
2.被動式。被動式是裝置通過麥克風檢測狗叫，當檢測到了狗叫，裝置發出超聲波。本文討論主動式驅狗器
。
你也可以在網上買到超聲波驅狗器，價格在30--230元。
本文參考地址：
NE555和LM386數據手冊、驅狗器原理圖下載地址
鏈接 ：https://pan.baidu.com/s/1-sBi6mq2uLmPSu1WLibqRQ
提取碼：ufwu
你需要具備的技能
1.基本的焊接技巧和電路學知識
2.辨別二極管方向
3.辨別IC引腳
4.操作示波器，觀察NE555和LM386輸出的波形
5.一定的膽量，測試你的驅狗器
原理
人耳可以聽見的聲波頻率範圍爲20--20,000Hz，狗可以聽見的範圍爲15--50,000Hz。我們將以非常大的功率發出一個具有特定頻率的聲波，該聲波應該滿足以下條件：
1.處在狗可聽見範圍並且處在人耳可聽範圍外。
2.該聲波具有特殊的頻率，在這個頻率下狗應該感到煩躁或恐懼。就好像你用粉筆刮黑板所產生的聲音。
電路主要由NE555定時器、LM386音頻放大器、超聲波揚聲器和電源組成。NE555輸出20--27KHz的方波，方波被LM386放大，最後LM386推動揚聲器產生超聲波。我對原電路圖做了以下改動：
1.在12V輸入端串接一個撥動開關。
2.用1N4007替代1N4935。
3.將R1替換爲3K9電阻串聯2K雙聯可變電阻器的其中一聯；將R2替換爲3K9電阻串聯2K雙聯可變電阻器的另外一聯。用於改變信號頻率。
D1(1N4935)是一個是整流二極管，使用1N4007替代。
C4是NE555輸出信號的耦合電容。
電路圖中X1-1和X1-2分別接+12V和地，是電源電壓輸入端；X2-1和X2-2是超聲波揚聲器1的信號輸入端和地；X3-1和X3-2是超聲波揚聲器2的信號輸入端和地。原作者設計了兩個揚聲器。揚聲器的數量應該根據實際情況調整，筆者只使用了一個。
原理圖(版權歸原作者所有，改動未標識在原理圖上)
元件清單
洞洞板 *1
NE555 *1
LM386 *1
DIP8芯片座 *2(可選)
323x7型超聲波揚聲器 *1(最好兩個)
1N4007整流二極管 *1
LED紅 *1
常開按鍵開關 *1(可選)
撥動開關 *1
2K雙聯可變電阻器 *1
3K9電阻 *2(對功率沒有特殊要求，下同)
47K電阻 *1
33K電阻 *1
18K電阻 *1
10R電阻 *1
4.7nF(472)瓷片電容 *1
10nF(103)瓷片電容 *1
0.1uF(104)瓷片電容 *1
47nF(473)瓷片電容 *1
0.1uF鋁電解電容 *1
1uF鋁電解電容 *1
所有元件合照(圖中不包含揚聲器和雙聯可變電阻器)
部分元件介紹
NE555：NE555是一種常見的定時器，最大供電電壓爲18V，筆者使用9V。其工作在多諧振盪器模式，3號引腳輸出20--27KHz的方波(方波的參數計算公式見下面,輸出信號頻率可通過雙聯電阻器調節)。
NE555P-DIP8
NE555引腳定義
NE555內部框圖
Tw1=0.7(R2+R1)C2------輸出高電平寬度
Tw2=0.7R1C2--------------輸出低電平寬度
f=1.44/[(R2+2R1)C]----------輸出方波頻率
q=(R1+R2)/(2R1+R2)----輸出信號佔空比
(所有參數的單位應該按照國際標準單位配置)
NE555輸出方波示例(f=19.7KHz,Vpp=6V)
LM386：一款常見的低電壓音頻放大器。LM386 N-1供電電壓最大爲12V，筆者使用9V。本原理圖中的LM386增益爲20dB(100倍)，如果需要改變增益，參考數據手冊。
LM386實物
LM386引腳定義
LM386等效電路圖
典型應用
LM386放大NE555方波後的波形(f=19.3KHz,Vpp=5V)
超聲波揚聲器(高音喇叭)：一種輸出聲波頻率比一般的揚聲器更寬的揚聲器，型號爲323x7的壓電喇叭，頻響範圍2--27KHz，阻抗4--8歐，使用萬用表測量兩端電阻均爲無窮大。可以用它發出人類無法聽到的聲波。
實物（正）
實物（反）
可變電阻器：用於改變輸出信號的頻率，其中R1和R2大小相等且同時變化。輸出信號爲20KHz時R1=R2且對應於5K1，爲27KHz時R1=R2且對應於3K8。信號輸出的佔空比恆爲66%。注意，雙聯電阻器的兩聯不同步將導致信號頻率偏移。
實物
1N4007整流二極管：一種常見的整流二極管，在此電路中用於防止電源接反。
1N400X二極管參數
完成後
正面(圖中未添加LED和按鍵開關，下同)
反面
測試結果
1.使用可變電阻器進行頻率調節時，頻率不是按預期的單調變化，頻率變化有如下規律：7KHz-->28.7KHz-->19.8KHz。原因是雙聯可變電阻器的兩聯不是嚴格的同步變化，兩聯之間存在一些誤差。
2.嘗試用耳朵聽時，發現聲音十分刺耳，刺耳不是指聲音大，而是令人感到噁心。應該避免長時間聽此聲音，其對聽覺系統有影響。
3.找了一條狗進行測試，當我走進它時，它開始狂叫。這時我打開驅狗器，它好像聽到了什麼，就不叫了，很神奇，但是狗沒有逃跑。
4.功耗如下： 45--88mA @12V
38--68mA @9V
改進措施
1.可以嘗試使用精度更高的雙聯可變電阻器，用以消除頻率誤差。
2.在上述撥動開關處再並聯一個按鍵開關(可以更方便地控制驅狗器)。
3.如果你要訓練你的狗，那麼你需要爲這個電路添上一個麥克風和其他一些電路，也就是被動式驅狗器。可以參考此書：《玩轉電子製作DIY：33例》科學出版社。
4.當使用此裝置時，人耳可聽見喇叭發出刺耳的聲音，可以想辦法濾除該聲音。
後續
1.如果想要增大輸出功率，可以嘗試並聯多個超聲波揚聲器或使用其他的運算放大器。
2.有條件的話，我會再找一些狗，測試我的驅狗器。感謝反饋。目前，測試了一隻狗(就是那隻煩人的狗)。
3.後面會開發一個開源、便攜的真正意義上的驅狗器，本次僅僅驗證了原理。(很快會有一篇新博客開源一種超聲波驅狗器的原理圖和PCB，敬請期待)
聲明
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