專利名稱：一種超聲波收發(fā)一體測距裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測距裝置，尤其涉及一種超聲波收發(fā)一體測距裝置。
背景技術(shù)：
超聲波指向性強(qiáng)，因而常用于距離的測量。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、 計(jì)算簡單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移動(dòng)機(jī) 器人，汽車安全，流量測量等上得到了廣泛的應(yīng)用。目前的超聲波測距裝置，主要采用集成電路，發(fā)射功率有限。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種發(fā)射功率可調(diào)的超聲波收發(fā) 一體測距裝置。超聲波收發(fā)一體測距裝置包括微處理器模塊、超聲波收發(fā)一體電路、選頻放大電 路、顯示模塊，微處理器模塊輸出顯示信號(hào)至顯示模塊，微處理器模塊輸出控制信號(hào)至超聲 波收發(fā)一體電路，超聲波收發(fā)一體電路與選頻放大電路相連，選頻放大電路輸出至微處理 器模塊；其中，微處理器模塊，用于發(fā)送超聲波控制信號(hào)、接收超聲波反饋信號(hào)、控制顯示模塊顯 示、與上位機(jī)通信；超聲波收發(fā)一體電路，用于接收所述微處理器模塊的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波換能器 發(fā)出超聲波，并接收返回的超聲波信號(hào)并放大；選頻放大電路，用于接收所述超聲波收發(fā)一體電路輸出的信號(hào)進(jìn)行選頻放大后輸 出；顯示模塊用于接收微處理器的顯示信號(hào)并顯示測得的距離。所述的超聲波收發(fā)一體電路內(nèi)部連接關(guān)系為三極管Ql基極與電阻Rl—端、電阻 R2 —端、電容Cl 一端相連，電阻Rl另一端與電容Cl另一端相連，電阻R2另一端接地，三極 管Ql發(fā)射極接地，三極管Ql集電極與電阻R3 —端、三極管Q2基極、三極管Q3基極相連， 三極管Q2集電極與電阻R3另一端、超聲波換能器供電電源VDD相連，三極管Q2發(fā)射極與 二極管Dl陽極相連，三極管Q3發(fā)射極與二極管Dl陰極、二極管D2陰極、超聲波換能器一 端相連，三極管Q3集電極接地，超聲波換能器另一端接地，二極管D2陽極與電阻R4 —端、 電容C2 —端、電容C3負(fù)極相連，電容C2另一端接地，電容C3正極與三極管Q4基極、電阻 R6 —端相連，三極管Q4集電極與三極管Q5基極、電阻R7 —端相連，電阻R4另一端與電容 C4正極、電阻R7另一端、電阻RlO —端相連，三極管Q4發(fā)射極與電阻R8 —端相連，電阻R8 另一端與電阻R9 —端、電阻R14 —端相連，電阻R9另一端接地，電阻R14另一端通過電容 Cll與三極管Q6發(fā)射極、電阻R17 —端、電容ClO正極相連，電阻R17另一端接地，三極管 Q5發(fā)射極通過電阻R12與電阻R6另一端、電阻R13 —端、電容C6 —端相連，電阻R13另一 端與電容C6另一端接地，三極管Q5集電極與電阻Rll —端、電容C7 —端相連，電容C7另一端與電阻R15 —端、電阻R16 —端三極管Q6基極相連，電阻R16另一端接地，三極管Q6 集電極與電阻RlO另一端、電阻Rll另一端、電阻R15另一端、電阻R20 —端、三極管Q7集 電極、供電端VCC相連，三極管Q7基極與電容ClO負(fù)極、電阻R20另一端、電阻R21 —端相 連，電阻R21另一端接地，三極管Q7發(fā)射極通過電阻R18接地。
所述的選頻放大電路內(nèi)部連接關(guān)系為電容Cl 一端通過電感Ll與電容C2 —端、 電感L2 —端，電容C3 —端相連，電容C2另一端與電感L2另一端接地，三極管Ql的基極與 電容C3的另一端、電阻R5的一端相連，三極管Ql的發(fā)射極通過可變電阻R6接地，三極管 Ql的集電極與電阻Rl —端、三極管Q2基極相連，三極管Q2的發(fā)射極與電阻R5另一端、電 阻R9 —端、電容C6正極相連，電阻R9另一端與電容C6負(fù)極接地，三極管Q2集電極與電阻 R7 一端、電容C4 一端相連，三極管Q3基極與電容C4另一端、電阻R8 —端相連，三極管Q3 發(fā)射極接地，三極管Q3集電極與電阻R3 —端、電容C5 —端相連，三極管Q4基極與電容C4 另一端、電阻R4 —端相連，電阻R4另一端接地，三極管Q4發(fā)射極接地，三極管Q4集電極與 電阻R2 —端相連，電阻Rl另一端與電阻R7另一端、電阻R8另一端、電阻R3另一端、電阻 R2另一端、供電端VCC相連。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果使用分立元件，成本低，發(fā)射功率可 調(diào)，收發(fā)可由同一超聲波換能器實(shí)現(xiàn)。

圖1是超聲波收發(fā)一體測距裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖2是超聲波收發(fā)一體電路原理圖；圖3是選頻放大電路原理圖；圖4是超聲波收發(fā)一體測距裝置實(shí)施流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，超聲波收發(fā)一體測距裝置包括微處理器模塊、超聲波收發(fā)一體電路、 選頻放大電路、顯示模塊，微處理器模塊輸出顯示信號(hào)至顯示模塊，微處理器模塊輸出控制 信號(hào)至超聲波收發(fā)一體電路，超聲波收發(fā)一體電路與選頻放大電路相連，選頻放大電路輸 出至微處理器模塊；其中，微處理器模塊，用于發(fā)送超聲波控制信號(hào)、接收超聲波反饋信號(hào)、控制顯示模塊顯 示、與上位機(jī)通信；超聲波收發(fā)一體電路，用于接收所述微處理器模塊的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波換能器 發(fā)出超聲波，并接收返回的超聲波信號(hào)并放大；選頻放大電路，用于接收所述超聲波收發(fā)一體電路輸出的信號(hào)進(jìn)行選頻放大后輸 出；顯示模塊用于接收微處理器的顯示信號(hào)并顯示測得的距離。如圖2所示，超聲波收發(fā)一體電路內(nèi)部連接關(guān)系為三極管Ql基極與電阻Rl — 端、電阻R2 —端、電容Cl 一端相連，電阻Rl另一端與電容Cl另一端相連，電阻R2另一端 接地，三極管Ql發(fā)射極接地，三極管Ql集電極與電阻R3 —端、三極管Q2基極、三極管Q3 基極相連，三極管Q2集電極與電阻R3另一端、超聲波換能器供電電源VDD相連，三極管Q2發(fā)射極與二極管Dl陽極相連，三極管Q3發(fā)射極與二極管Dl陰極、二極管D2陰極、超聲波換能器一端相連，三極管Q3集電極接地，超聲波換能器另一端接地，二極管D2陽極與電阻 R4 —端、電容C2 —端、電容C3負(fù)極相連，電容C2另一端接地，電容C3正極與三極管Q4基 極、電阻R6 —端相連，三極管Q4集電極與三極管Q5基極、電阻R7 —端相連，電阻R4另一 端與電容C4正極、電阻R7另一端、電阻RlO —端相連，三極管Q4發(fā)射極與電阻R8 —端相 連，電阻R8另一端與電阻R9 —端、電阻R14 —端相連，電阻R9另一端接地，電阻R14另一 端通過電容Cll與三極管Q6發(fā)射極、電阻R17 —端、電容ClO正極相連，電阻R17另一端接 地，三極管Q5發(fā)射極通過電阻Rl2與電阻R6另一端、電阻Rl3 —端、電容C6 —端相連，電阻 R13另一端與電容C6另一端接地，三極管Q5集電極與電阻Rll —端、電容C7 —端相連，電 容C7另一端與電阻R15 —端、電阻R16 —端三極管Q6基極相連，電阻R16另一端接地，三 極管Q6集電極與電阻RlO另一端、電阻Rll另一端、電阻R15另一端、電阻R20 —端、三極 管Q7集電極、供電端VCC相連，三極管Q7基極與電容ClO負(fù)極、電阻R20另一端、電阻R21 一端相連，電阻R21另一端接地，三極管Q7發(fā)射極通過電阻R18接地。如圖3所示，選頻放大電路內(nèi)部連接關(guān)系為電容Cl 一端通過電感Ll與電容C2 一端、電感L2 —端，電容C3 —端相連，電容C2另一端與電感L2另一端接地，三極管Ql的 基極與電容C3的另一端、電阻R5的一端相連，三極管Ql的發(fā)射極通過可變電阻R6接地， 三極管Ql的集電極與電阻Rl —端、三極管Q2基極相連，三極管Q2的發(fā)射極與電阻R5另 一端、電阻R9 —端、電容C6正極相連，電阻R9另一端與電容C6負(fù)極接地，三極管Q2集電 極與電阻R7 —端、電容C4 一端相連，三極管Q3基極與電容C4另一端、電阻R8 —端相連， 三極管Q3發(fā)射極接地，三極管Q3集電極與電阻R3 —端、電容C5 —端相連，三極管Q4基極 與電容C4另一端、電阻R4 —端相連，電阻R4另一端接地，三極管Q4發(fā)射極接地，三極管Q4 集電極與電阻R2 —端相連，電阻Rl另一端與電阻R7另一端、電阻R8另一端、電阻R3另一 端、電阻R2另一端、供電端VCC相連。如圖4所示，工作時(shí)，通過微處理器內(nèi)置軟件的操作，微處理器輸出與超聲波換能 器頻率匹配的脈沖信號(hào)至超聲波收發(fā)一體電路，經(jīng)配對(duì)三極管Q2、Q3的驅(qū)動(dòng)放大，將幅值 為VDD的脈沖信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，同時(shí)由于二極管D2的單向?qū)ㄐ裕l(fā)射信號(hào) 的高幅值不能加載到接收電路部分，如要加大發(fā)射功率，只需提高VDD的電壓值。由于發(fā)送 和接收使用的是同一超聲波換能器，發(fā)送的脈沖信號(hào)在超聲波換能器上產(chǎn)生的余波會(huì)導(dǎo)致 接收電路接收到信號(hào)，所以需要延時(shí)一段時(shí)間，延時(shí)時(shí)間與發(fā)送脈沖長度和超聲波換能器 本身性能相關(guān)。微處理器設(shè)定一個(gè)超時(shí)時(shí)間，超時(shí)時(shí)間以測量該裝置的最大可測距離時(shí)超 聲波所需的最大時(shí)間為準(zhǔn)，如果該時(shí)間段內(nèi)沒有接收到返回的超聲波信號(hào)，則微處理器做 出錯(cuò)處理，如果該時(shí)間段內(nèi)接收到返回的超聲波信號(hào)，則超聲波換能器兩端產(chǎn)生同發(fā)送頻 率的微弱正弦信號(hào)并混雜其他頻率干擾信號(hào)，通過接收部分電路的放大，信號(hào)輸出至選頻 放大電路，選頻放大電路中，電容Cl、C2、電感Ll、L2組成的帶通濾波器，通過Cl、C2、Ll、L2 的參數(shù)匹配，可以使輸入的超聲波反饋信號(hào)只有同發(fā)射頻率的部分通過，由于濾波器對(duì)信 號(hào)的衰減，后面還需要再次進(jìn)行信號(hào)放大，最終的輸出信號(hào)接至微處理器的中斷輸入腳，當(dāng) 中斷觸發(fā)時(shí)，可得到超聲波從發(fā)射到接收所經(jīng)歷的時(shí)間，這時(shí)微處理器可根據(jù)當(dāng)前溫度查 詢內(nèi)置的超聲波速度與溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系表而得的超聲波速度計(jì)算而得超聲波探頭至障礙物 的距離。
權(quán)利要求一種超聲波收發(fā)一體測距裝置，其特征在于包括微處理器模塊、超聲波收發(fā)一體電路、選頻放大電路、顯示模塊，微處理器模塊輸出顯示信號(hào)至顯示模塊，微處理器模塊輸出控制信號(hào)至超聲波收發(fā)一體電路，超聲波收發(fā)一體電路與選頻放大電路相連，選頻放大電路輸出至微處理器模塊；其中，微處理器模塊，用于發(fā)送超聲波控制信號(hào)、接收超聲波反饋信號(hào)、控制顯示模塊顯示、與上位機(jī)通信；超聲波收發(fā)一體電路，用于接收所述微處理器模塊的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波換能器發(fā)出超聲波，并接收返回的超聲波信號(hào)并放大；選頻放大電路，用于接收所述超聲波收發(fā)一體電路輸出的信號(hào)進(jìn)行選頻放大后輸出；顯示模塊用于接收微處理器的顯示信號(hào)并顯示測得的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波收發(fā)一體測距裝置，其特征在于所述超聲波收發(fā) 一體電路內(nèi)部連接關(guān)系為三極管Ql基極與電阻Rl —端、電阻R2 —端、電容Cl 一端相連， 電阻Rl另一端與電容Cl另一端相連，電阻R2另一端接地，三極管Ql發(fā)射極接地，三極管 Ql集電極與電阻R3 —端、三極管Q2基極、三極管Q3基極相連，三極管Q2集電極與電阻R3 另一端、超聲波換能器供電電源VDD相連，三極管Q2發(fā)射極與二極管Dl陽極相連，三極管 Q3發(fā)射極與二極管Dl陰極、二極管D2陰極、超聲波換能器一端相連，三極管Q3集電極接 地，超聲波換能器另一端接地，二極管D2陽極與電阻R4 —端、電容C2 —端、電容C3負(fù)極相 連，電容C2另一端接地，電容C3正極與三極管Q4基極、電阻R6 —端相連，三極管Q4集電 極與三極管Q5基極、電阻R7 —端相連，電阻R4另一端與電容C4正極、電阻R7另一端、電 阻RlO —端相連，三極管Q4發(fā)射極與電阻R8 —端相連，電阻R8另一端與電阻R9 —端、電 阻R14 —端相連，電阻R9另一端接地，電阻R14另一端通過電容Cll與三極管Q6發(fā)射極、 電阻R17 —端、電容ClO正極相連，電阻R17另一端接地，三極管Q5發(fā)射極通過電阻R12與 電阻R6另一端、電阻Rl3 —端、電容C6 —端相連，電阻Rl3另一端與電容C6另一端接地， 三極管Q5集電極與電阻Rll —端、電容C7 —端相連，電容C7另一端與電阻R15 —端、電阻 R16 一端三極管Q6基極相連，電阻R16另一端接地，三極管Q6集電極與電阻RlO另一端、 電阻Rll另一端、電阻R15另一端、電阻R20 —端、三極管Q7集電極、供電端VCC相連，三極 管Q7基極與電容ClO負(fù)極、電阻R20另一端、電阻R21 —端相連，電阻R21另一端接地，三 極管Q7發(fā)射極通過電阻R18接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波收發(fā)一體測距裝置，其特征在于所述選頻放大電 路內(nèi)部連接關(guān)系為電容Cl 一端通過電感Ll與電容C2 —端、電感L2 —端，電容C3 —端相 連，電容C2另一端與電感L2另一端接地，三極管Ql的基極與電容C3的另一端、電阻R5的 一端相連，三極管Ql的發(fā)射極通過可變電阻R6接地，三極管Ql的集電極與電阻Rl —端、三 極管Q2基極相連，三極管Q2的發(fā)射極與電阻R5另一端、電阻R9 —端、電容C6正極相連， 電阻R9另一端與電容C6負(fù)極接地，三極管Q2集電極與電阻R7 —端、電容C4 一端相連，三 極管Q3基極與電容C4另一端、電阻R8 —端相連，三極管Q3發(fā)射極接地，三極管Q3集電極 與電阻R3 —端、電容C5 —端相連，三極管Q4基極與電容C4另一端、電阻R4 —端相連，電 阻R4另一端接地，三極管Q4發(fā)射極接地，三極管Q4集電極與電阻R2 —端相連，電阻Rl另 一端與電阻R7另一端、電阻R8另一端、電阻R3另一端、電阻R2另一端、供電端VCC相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超聲波收發(fā)一體測距裝置。它包括微處理器模塊、超聲波收發(fā)一體電路、選頻放大電路、顯示模塊，微處理器模塊輸出顯示信號(hào)至顯示模塊，微處理器模塊輸出控制信號(hào)至超聲波收發(fā)一體電路，超聲波收發(fā)一體電路與選頻放大電路相連，選頻放大電路輸出至微處理器模塊。本實(shí)用新型的有益效果使用分立元件，成本低，發(fā)射功率可調(diào)，收發(fā)可由同一超聲波換能器實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G01S15/08GK201637847SQ20102016144
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者朱錢虎 申請(qǐng)人:杭州山科電子技術(shù)開發(fā)有限公司