專利名稱：一種減小超聲波測(cè)距盲區(qū)的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種減小超聲波測(cè)距盲區(qū)的電路，主要用于在利用超聲波回波原理測(cè)距時(shí)減小其測(cè)量盲區(qū)。
技術(shù)背景 隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于使用超聲波測(cè)距的需要越來(lái)越多。在利用超聲回波原理測(cè)距時(shí)，由于發(fā)射波的拖尾現(xiàn)象存在，造成測(cè)量盲區(qū)是固定存在的。目前，減少超聲波測(cè)距盲區(qū)有兩個(gè)方法。一個(gè)是減少發(fā)射功率。但是，減少超聲波發(fā)射功率，超聲波回波就會(huì)變?nèi)酰绊憸y(cè)量距離；另一個(gè)方法是提高超聲波傳感器的測(cè)量靈敏度，采取恰當(dāng)?shù)拇胧┮种朴嗾瘢瑴p少拖尾。但是，提高超聲波傳感器的靈敏度，會(huì)造成超聲波傳感器的成本幾何級(jí)數(shù)增加。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種減小超聲波測(cè)距盲區(qū)的電路，該電路設(shè)計(jì)可有效減少超聲波發(fā)射拖尾，提高超聲波接收靈敏度，最大限度的減小超聲波測(cè)量盲區(qū)，降低使用成本。為了解決上述問(wèn)題本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣的一種減小超聲波測(cè)距盲區(qū)的電路，包括CPU控制器、超聲波發(fā)射傳感器，超聲波接收傳感器，超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路和電源供電電路。CPU控制器通過(guò)超聲波發(fā)射電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波，超聲波發(fā)射電路由CPU控制器經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)發(fā)射中周變壓器的原邊線圈，中周變壓器的副邊線圈與拖尾抑制電路連接，并連接到超聲波發(fā)射傳感器。該拖尾抑制電路由光電隔離SCR及其控制電路組成。超聲波接收傳感器與超聲波接收電路連接，超聲波接收電路通過(guò)2級(jí)放大電路， 帶通濾波電路，電壓比較電路，輸出信號(hào)到由R-S觸發(fā)器組成的信號(hào)鎖定電路，該信號(hào)鎖定電路的輸出端與CPU控制器的外部中斷引腳相連。該接收電路中帶通濾波電路的中心頻率參數(shù)設(shè)置為40KHZ，電壓比較器可以通過(guò)電位器進(jìn)行比較電位調(diào)節(jié)，信號(hào)鎖定電路可以鎖定超聲波的回波信號(hào)。有益效果，本實(shí)用新型所述的技術(shù)可以減少超聲波發(fā)射的拖尾長(zhǎng)度，從而減少測(cè)量盲區(qū)；濾除40KHZ以外的其他干擾信號(hào)，提高測(cè)量靈敏度，增加測(cè)量精度；使用普通的2 個(gè)超聲波傳感器，使用成本更低。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。

圖1為本實(shí)用新型所述的超聲波測(cè)距電路整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中的超聲波發(fā)射電路示意圖。[0014]圖3為圖1中的超聲波接收電路示意圖。圖4為圖1中的信號(hào)鎖定電路示意圖。圖5為使用本電路前后的超聲波拖尾現(xiàn)象比較圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)由CPU控制器、超聲波發(fā)射傳感器，超聲波接收傳感器，超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路、超聲波發(fā)射拖尾抑制電路，超聲波接收電路，超聲波接收信號(hào)鎖定電路和電源供電電路組成。其工作原理為超聲波發(fā)射電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波，超聲波遇到障礙物反射，形成超聲波回波，該回波信號(hào)被超聲波接收傳感器接收到。超聲波接收傳感器與超聲波接收電路連接，超聲波接收電路的信號(hào)輸出端與CPU控制器的外部中斷引腳相連。如圖2所示，CPU控制器通過(guò)超聲波發(fā)射電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波。 其中，超聲波發(fā)射電路由CPU控制器經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)發(fā)射中周變壓器的原邊線圈，中周變壓器的副邊線圈與拖尾抑制電路連接，并連接到超聲波發(fā)射傳感器。CPU控制器通過(guò)Pl. 1引腳輸出頻率為40KHZ的一個(gè)或多個(gè)占空比為50%的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)由電阻R2，電容Cl，NPN型三極管Ql組成的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)中周變壓器T2 的原邊線圈。中周變壓器T2的原邊線圈經(jīng)過(guò)限流電阻Rl和平波電容El連接到電源VCC。 中周變壓器T2的副邊線圈正負(fù)極分別連接超聲波發(fā)射傳感器LSl的正負(fù)極。中周變壓器 T2用于提高超聲波發(fā)射傳感器LSl的發(fā)射電壓，并使發(fā)射波形盡可能的接近正弦波。中周變壓器T2的副邊線圈正負(fù)極同時(shí)與拖尾抑制電路相連。拖尾抑制電路由限流電阻R3，功率電阻R4，限流電阻R5，NPN型三極管Q2，光電隔離SCR Ul組成。在CPU控制器的Pl. 2引腳控制下，正常工作時(shí)，光電隔離SCR Ul處于不導(dǎo)通狀態(tài)，不會(huì)影響中周變壓器T2的副邊線圈電路；在CPU控制器通過(guò)Pl. 1發(fā)射完一個(gè)或多個(gè)占空比為50%的頻率為40KHZ的波形后，CPU控制器通過(guò)Pl. 2輸出信號(hào)，通過(guò)電阻R5和三極管Q2，驅(qū)動(dòng)光電隔離SCR Ul處于導(dǎo)通狀態(tài)，將中周變壓器T2內(nèi)剩余的拖尾振蕩能量通過(guò)電阻R4消耗掉。改變電阻R4的阻值，可以改變拖尾振蕩的阻尼系數(shù)，從而改變拖尾振蕩的持續(xù)時(shí)間。如圖3所示，超聲波回波信號(hào)在被超聲波接收傳感器LSlO接收到后，經(jīng)過(guò)由接收調(diào)理電路，2級(jí)放大電路，帶通濾波電路，電壓比較電路組成的超聲波接收電路，輸出信號(hào) SIG_0UT給信號(hào)鎖定電路。在接收調(diào)理電路部分，電阻R20，電阻R21，電容C15組成電壓參考電路，該電壓參考連接到運(yùn)算放大器UlO的三個(gè)正向輸入端，即第3腳，第5腳和第10腳。超聲波接收傳感器LSlO接收到的信號(hào)為毫伏級(jí)信號(hào)，經(jīng)過(guò)耦合電容ClO和保護(hù)二極管D10，Dll,輸出信號(hào)通過(guò)電阻R13連接到2級(jí)放大電路中運(yùn)算放大器UlO的一個(gè)反向輸入端，即其第2腳。在2級(jí)放大電路，電阻R13，電阻RlO和運(yùn)算放大器UlOA組成第一級(jí)放大電路，其增益為A=R10/R13。電阻Rl 1，電阻R15和運(yùn)算放大器UlOB組成第二級(jí)放大電路，其增益為 A=R11/R15。在UlOA第1腳的第一級(jí)放大電路的輸出信號(hào)通過(guò)耦合電容C12和電阻R15連接運(yùn)算放大器UlOB的反向輸入端，即第6腳。在UlOB第腳的第二級(jí)放大電路的輸出信號(hào)通過(guò)耦合電容C13連接到帶通濾波電路的電阻R16。在帶通濾波電路，帶通濾波器由電阻R14，電阻R16，電阻R18，電容C14，電容ClO 和運(yùn)算放大器UlOC組成。配置電阻R14，電阻R16，電阻R18，電容C14，電容ClO的值，使得該帶通濾波器中心頻率為40KHZ。電阻R16的一端連接2級(jí)放大電路的輸出信號(hào)，另一端與電阻R18，電容ClO和電容C14相連；電阻R18的另一端連接到地GND ；電容ClO的另一端與電阻R12的一端以及運(yùn)算放大器UlOC的第12腳相連；電容C14與電阻R12的一端以及運(yùn)算放大器UlOC的第9腳相連。帶通濾波電路的輸出信號(hào)通過(guò)運(yùn)算放大器UlOC的第9腳連接到電壓比較電路。在電壓比較電路，由運(yùn)算放大器UlOD和可變電阻器RPlO組成反向比較器。帶通濾波電路的輸出信號(hào)通過(guò)電阻R19連接到運(yùn)算放大器UlOD的反向輸入端，即第13腳?？勺冸娮杵鱎PlO的電阻兩端分別連接到電源VCC和地GND，其電壓抽頭連接到運(yùn)算放大器的正向輸入端，即第12腳。電壓比較電路的輸出信號(hào)SIG_0UT通過(guò)運(yùn)算放大器UlOD的第14 腳連接到信號(hào)鎖定電路。如圖4所示，4個(gè)與非門(mén)電路U2A，U2B, U2C和U2D組成信號(hào)鎖定電路。信號(hào)接收電路的輸出信號(hào)SIG_0UT與與非門(mén)U2C的第9腳相連；與非門(mén)U2C的第10腳與CPU控制器的Pl. 5腳相連；與非門(mén)U2C的輸出第8腳同時(shí)與與非門(mén)U2D的第13腳和與非門(mén)U2A的第 1腳相連；與非門(mén)U2A的第2腳與CPU控制器的Pl. 3腳相連；與非門(mén)U2A的輸出第3腳連接到與非門(mén)U2B的第4腳；與非門(mén)U2B的第5腳連接到與非門(mén)U2D的第11腳；與非門(mén)U2B 的輸出第3腳同時(shí)連接到與非門(mén)U2D的第12腳和CPU控制器的Pl. 4腳。CPU控制器通過(guò)Pl. 3腳輸出信號(hào)可復(fù)位信號(hào)鎖定電路；通過(guò)Pl. 5腳使能信號(hào)鎖定電路；信號(hào)鎖定電路的輸出信號(hào)通過(guò)Pl. 4腳觸發(fā)CPU控制器的外部中斷。如圖5所示，為使用本實(shí)用新型電路前后的超聲波發(fā)射信號(hào)仿真結(jié)果。同樣發(fā)射 8個(gè)40KHZ的超聲波脈沖，總發(fā)射時(shí)間為200us。上面一個(gè)波形是使用前的效果，加上拖尾時(shí)間，總計(jì)約為450us ；下面一個(gè)波形是使用后的效果，加上拖尾時(shí)間，總計(jì)約為210us。拖尾時(shí)間被減少到約10us，達(dá)到減小測(cè)距盲區(qū)的目的。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種減小超聲波測(cè)距盲區(qū)的電路，包括CPU控制器、超聲波發(fā)射傳感器，超聲波接收傳感器，超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路、超聲波發(fā)射拖尾抑制電路，超聲波接收電路，超聲波接收信號(hào)鎖定電路和電源供電電路。其中，CPU控制器通過(guò)超聲波發(fā)射電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波，超聲波發(fā)射電路由CPU控制器經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)發(fā)射中周變壓器的原邊線圈， 中周變壓器的副邊線圈與拖尾抑制電路連接，并連接到超聲波發(fā)射傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小超聲波測(cè)距盲區(qū)的電路，其特征是拖尾抑制電路由光隔SCR及其控制電路組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小超聲波測(cè)距盲區(qū)的電路，其特征是超聲波接收傳感器與超聲波接收電路連接，超聲波接收電路通過(guò)2級(jí)放大電路，帶通濾波電路，電壓比較電路，輸出信號(hào)到由R-S觸發(fā)器組成的信號(hào)鎖定電路，該信號(hào)鎖定電路的輸出端與CPU控制器的外部中斷引腳相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小超聲波測(cè)距盲區(qū)的電路，其特征是該接收電路中帶通濾波電路的中心頻率參數(shù)設(shè)置為40KHZ，電壓比較器可以通過(guò)電位器進(jìn)行比較電位調(diào)節(jié)， 信號(hào)鎖定電路可以鎖定超聲波的回波信號(hào)。
專利摘要一種減小超聲波測(cè)距盲區(qū)的電路設(shè)計(jì)，包括CPU控制器、超聲波發(fā)射傳感器，超聲波接收傳感器，超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路、超聲波發(fā)射拖尾抑制電路，超聲波接收電路，超聲波接收信號(hào)鎖定電路和電源供電電路。超聲波發(fā)射電路中的拖尾抑制電路由光隔SCR及其控制電路組成。超聲波接收電路通過(guò)2級(jí)放大電路，帶通濾波電路，電壓比較電路，信號(hào)鎖定電路輸出信號(hào)到CPU控制器；該接收電路中帶通濾波器的中心頻率參數(shù)設(shè)置為40KHz，電壓比較器可以通過(guò)電位器進(jìn)行比較電位調(diào)節(jié)，信號(hào)鎖定電路可以鎖定超聲波的回波信號(hào)。本實(shí)用新型所述的技術(shù)可以減少超聲波發(fā)射的拖尾長(zhǎng)度，從而減少測(cè)量盲區(qū)；濾除40KHz以外的其他干擾信號(hào)，提高測(cè)量靈敏度，增加測(cè)量精度；使用普通的2個(gè)超聲波傳感器，降低使用成本。
文檔編號(hào)G01S15/08GK202119911SQ201120092848
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者李國(guó)智, 陳誠(chéng) 申請(qǐng)人:上海艾瀾達(dá)泵業(yè)有限公司