一种智能超声波测距传感器制造技术

技术编号:4000850 阅读:267 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本实用新型专利技术涉及一种智能超声波测距模块。本实用新型专利技术包括相互独立的发射模块和接收模块,所述的发射模块包括光速波发射器、超声波发射器、光速波发射电路、超声波发射电路和信号发生器,光速波发射电路和超声波发射电路的信号输入端并联接到一个信号发生器的输出端;所述的接收模块包括光速波接收器、超声波接收器、光速波接收电路、超声波接收电路、信号处理器和带有温度传感器的温度补偿电路,光速波接收电路的输出端和温度补偿电路的输出端并联连接再与信号处理器的控制端连接,超声波发射器的输出端与信号处理器的控制端连接构成回路。本实用新型专利技术不依赖超声波的发射可以消除测量的盲区;采用测距范围大,测量时环境影响小,测量精确度高。(*该技术在2020年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种超声波测距装置,具体地说,涉及一种智能超声波测距模块。
技术介绍
目前市场上提供的 超声波测距模块,大多数都是采用回波定位的方式,这类的装 置将超声波发射器和接收器集成一体,工作时,超声波发射器发射超声波,超声波到达测物 体后被反射回来由接收器接收,根据超声波发送和接收的时间差和声速来计算出被测物的 距离,这种超声波检测距离有限,且对被测物有一定要求,检测的精度较差容易受到干扰。 也有采用超声波发射和超声波接收分开的设计方法,中国专利局在2006年5月31日公告了公告号为2784945Y的为一种超 声波测距传感器,它包括各自分离的超声波发射器和超声波接收器组成,并在超声波发射 器上安装了一个光速波发射器,超声波发射器和光速波发射器的控制端并联,与一个脉冲 信号发生器的输出端连接构成控制回路,超声波接收器上安装了一个光速波接收器,光速 波接收器的输出端连接脉冲触发器的控制端,超声波接收器的输出端连接脉冲放大整形电 路,脉冲放大整形电路的输出端与脉冲触发器的控制端连接构成控制回路,在工作时,超声 波发射电路上的超声波发射器和光速波发射器在脉冲信号发生器的控制下,间歇同步发出 脉冲超声波和光速波;超声波接收电路上的超声波接收器和光速波接收器接收到各自的信 号,并送到脉冲触发器的控制端,脉冲触发器的输出端将会产生相应的两个不同的脉冲信 号,这两个不同的脉冲就是传感器的输出信号。但由于超声波的传播速度在各种环境下并 不是一个恒定值,会随着周围环境的变化而变化。影响超声波传播速度的环境因素最主要 的是温度。该超声波测距传感器没有针对环境因素进行补偿,特别是从一个环境中转移到 另一个环境中时,如果两个环境的特性(尤其是温度)差别太大,其测量精度就难以保证。 其使用范围受到一定的限制。
技术实现思路
本技术主要解决了 超声波测距装置受到环境因素特别是温度变化因素的限 制问题,提供了一种能够在不同环境进行测量的智能超声波测距模块。本技术采用的技术方案为一种智能超声波测距传感器,包括相互独立的发 射模块和接收模块,所述的发射模块包括光速波发射器、超声波发射器、光速波发射电路、 超声波发射电路和信号发生器,光速波发射器与光速波发射电路连接,超声波发射器与超 声波发射电路连接,光速波发射电路和超声波发射电路的信号输入端并联接到一个信号发 生器的输出端;所述的接收模块包括光速波接收器、超声波接收器、光速波接收电路、超声 波接收电路、信号处理器和带有温度传感器的温度补偿电路,光速波接收器与光速波接收 电路连接,超声波接收器与超声波接收电路连接,光速波接收电路的输出端和温度补偿电 路的输出端并联连接再与信号处理器的控制端连接,超声波发射器的输出端与信号处理器 的控制端连接构成回路。光速波和超声波在信号发生器的控制下同时发射,再由接收模块接收,由于测距 一般是在空气中进行的,此时光速波受环境的影响较超声波而言非常小,且光速波在空气 中的速度约为30万千米/秒,在相对光速的近距离内光速波的传播时间可以忽略,故可以 将光速波的接收时间近似的看作为超声波测距的开启时间。测量时发射模块向接收模块先 发射光速波脉冲信号,同时发射超声波脉冲信号,接收模块接收到光速波脉冲信号时,开始 计时,收到超声波信号时计时停止,两者的时差即为超声波在空气中的传播时间t12,同时由 温度补偿补偿电路推测出该温度下的超声波速度V。根据公式s = VXt12,便可以计算出发 射模块与接收模块之间的距离。作为优选,所述的发射模块内还设有一个电池升压电路,电池升压电路的输出端 与光速波发射电路、超声波发射电路和信号发生器的电源端连接, 所述的电池升压电路由 一个单片机(IC3)、晶体振荡器(El)、晶体振荡器(E2)、电感(Li)、电容(C5)和四个电阻 (R15、R16、R17、R18)组成。电池升压电路主要将电池电压升压后给发射模块提供一个独立 于接收模块的稳定的5V电源。作为优选,所述的信号发生器为发射单片机,发射单片机与发射单片机电路连接, 发射单片机电路由一个晶体振荡器(XTl)、一个电阻(R20)和三个电容(Cl、C2、C3)组成, 电阻(R5)的一端接地线,另一端与其中一个电容(Cl)的一端连接,电容(Cl)的另一端接 高电势(+5V),电容(C2) —端接电线、另一端接发射单片机的输入端和晶体振荡器(XTl)的 一端,电容(C3) —端接地线、另一端接发射单片机的另一个输入端和晶体振荡器(XTl)的 另一端,发射单片机(ICl)的接地端和电压输入端分别与地线、高电势(+5V)对应连接,发 射单片机(ICl)的信号输出端分别与光速波发射电路的信号输入端和超声波发射电路的 信号输入端连接。作为优选,所述的光速波发射器为红外光发射器,所述的光速波接收器为红外光 接收器,所述的光束波发射电路为红外光发射电路,所述的光束波接收电路为红外光接收 电路,所述的红外光发射器为红外光二极管(Dl),红外光发射电路包括一个晶体三极管 (Q2)和两个电阻(R5、R10),其中一个电阻R5的一端与发射单片机(ICl)的输出端连接,另 一端与与晶体三极管Q2的基极连接,晶体三极管(Q2)的集电极、红外光二极管(Dl)、另一 个电阻(RlO)、地线依次串联连接。作为优选,所述的超声波发射电路由一个晶体三极管(Ql)、一个电阻(R19)和六 个非门(IC2A、IC2B、IC2C、IC2D、IC2E、IC2F)电路组成,非门(IC2C)与非门(IC2D)并联 后,再与一个非门(IC2B)串联作为超声波发射头的正驱动;非门(IC2E)与非门(IC2F)并 联,再与电容(C4)串联作为超声波发射头的负驱动,正驱动和负驱动并联后与非门(IC2A) 串联连接在晶体三极管(Ql)的集电极,且晶体三极管(Ql)的集电极、电阻(R19)、高电势 (+5V)依次串联连接,晶体三极管(Ql)的基极与发射单片机(ICl)的一个信号输出端连接。作为优选,信号处理器为接收单片机(IC2),红外光接收器与红外光接收电路连 接,红外光接收电路和温度补偿电路的输出信号端分别与接收单片机IC2连接,超声波接 收器与超声波接收电路连接,超声波接收电路与接收单片机IC2连接构成回路。作为优选,所述的超声波接收电路包括与超声波接收器顺序相连的前置放大电 路、采样电路、单管单调谐放大电路、检波电路、比较电路;所述的前置放大电路为由一个晶体三极管(Ql)、两个电容(C8、C9)和三个电阻(R1、R4、R5)组成的一个深度的负反馈放大电路,其中一个电阻(Rl) —端接电线,另一端分别与超声波接收器的一端和其中一个电容(C8)的一端连接,电容(C8)的另一端接晶体三 极管(Ql)的基极,电阻(R4)的两端分别与晶体三极管(Ql)的基极和集电极连接,起到了 一个深度的负反馈的作用,晶体三极管(Ql)的集电极还与电容(C9)、电阻(R5)的一端连 接,电阻(R5)的另一端接高电势(+5V),电容(C9)的另一端作为输出端与采样电路连接,将 信号传递给采样电路。所述的采样电路包括两个电阻(R2、R6)和两个二极管(D1、D2),电阻(R2)与一个 由电阻(R6)和两个二极管(D1、D2)构成的并本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种智能超声波测距传感器,包括相互独立的发射模块和接收模块,其特征在于:所述的发射模块包括光速波发射器、超声波发射器、光速波发射电路、超声波发射电路和信号发生器,光速波发射器与光速波发射电路连接,超声波发射器与超声波发射电路连接,光速波发射电路和超声波发射电路的信号输入端并联接到一个信号发生器的输出端;所述的接收模块包括光速波接收器、超声波接收器、光速波接收电路、超声波接收电路、信号处理器和带有温度传感器的温度补偿电路,光速波接收器与光速波接收电路连接,超声波接收器与超声波接收电路连接,光速波接收电路的输出端和温度补偿电路的输出端并联连接再与信号处理器的控制端连接,超声波发射器的输出端与信号处理器的控制端连接构成回路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:黄华圣刘文富姚建平陈军律
申请(专利权)人:浙江天煌科技实业有限公司
类型:实用新型
国别省市:86[中国|杭州]

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