在工业生产和军事方面,人们广泛使用超声元件,实现加热、清洗、雾化、声纳测距等功能。就功率范围而言,多是应用于中功率换能的场合。本文介绍的是将超声元件作为低功耗敏感测距元件应用于日常生活中自动控制领域的实例,与常规的红外光敏、热释红外技术相比具有更高的性能价格比,特别是在复杂环境下和空位控制的多种场合,如:啤酒瓶自动清洗、自动饮料机的空位给液、热水器的全自动控制以及汽车追尾技术等等。这里需要特别指出的是在恶劣环境下如:烟雾、高温环境、光线不可绕射的环境,做为遥测感应开关具有独到之处。总之在光线不能传递的任何场会均可使用。因此,超声技术在自动化控制领域中具有广泛的应用价值。下面仅将超声测距技术在节水方面的应用(自动节水器)介绍给广大读者,以加深大家对超声技术应用的理解。
一、自动节水器功能简介
利用超声测距原理研制生产的JL—1系列自动节水器,其原理方框如附图所示。脉冲发生器产生的脉冲信号触发循环分配器,其脉冲信号的重复周期T1控制了循环分配器对应发射、接收的工作周期T2。在循环分配器工作状态确定的条件下,脉冲重复周期T1确定了控制距离,这是因为超声波的传输速度在空气介质中为常数的缘故。为此,循环分配器的功能在于适时地开启发射门1和接收门2,并分别对应门1开启的t\(_{0}\)—t1期间发射一串超声波信号(定向发射至探测区),经一段时间延迟后,对应于门2开启的t\(_{2}\)~t3期间检测超声波的反射信号,进而经放大、检波、比较后,输出判别信号去控制执行开关。当有人体进入探测区内时,打开电磁阀,接通水源。

该系列产品的主要技术指标如下:
1.功耗:静态<0.4W,工作时小于4W;
2.工作水压:0.2~5kg/cm\(^{2}\)
3.可靠控制距离:0.1~3m内任意设定;
4.控制距离精度:<0.03m(控制距离1m)<0.1m(控制距离3m);
5.寿命:≥10\(^{5}\)次。
由于具有控制距离远、抗雾气、精度高、低功耗、长寿命等特点,更适用于淋浴、洗手便池冲洗等多种场合,并得到了长时间应用的考验。
二、节水器应用举例
1、JL-1L自动淋浴节水器
以往采用红外或其它传感技术的自动淋浴器,由于受到浴室中蒸汽的影响,不能正常工作,因而失去了自动控制的意义。利用超声传感器能够穿透水雾的特性,较好地解决了这一技术难题,真正实现了非接触自动控制水流开关,即人在喷头下可淋浴,人走时自动关断的功能,节水在30%以上。
2.JL-1X自动洗手器
由于大多数红外反射式洗手器探测距离仅在10cm左右,应用中获得较满意的效果。而超声技术可随意控制探测距离,可将距离控制在10~30cm范围,方便地实现了自动洗手功能。该产品是防止病菌交叉感染的理想的卫生洁具。
3.JL—1G沟槽便池、JL—1T单体便池、JL-1D大便池自动冲水器
利用超声技术实现沟槽便地、单体便池及大便池的自动冲水,可根据需要分别将探测距离设定在0.2~3m之间,并采用后沿触发电路实现人离开后自动冲水5~10秒的功能,既节约用水又安全卫生,较目前市场上销售的红外对射式自动冲水器具有安装方便,安装精度要求低,控制距离远等特点,节水效果在50%以上。
以上介绍的利用JL系列超声电子开关制作的各种自动节水器可广泛应用于宾馆、饭店、招待所、工矿企业、医院及民用住宅等各类卫生间。(金龙)