一种超声波闭环控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声波闭环控制装置，包括，超声波发射模块，包括供电电源、DCDC电源模块、中周变压器和超声波发射器；超声波接收模块，包括超声波接收器、一级放大电路、二级放大电路、带通滤波电路和放大电路；以及，主控模块，包括发射端主控模块和接收端主控模块。本发明专利技术根据超声波接收器接收到超声波发射器发出的超声波信号所需的时间粗略计算出超声波发射器与超声波接收器之间的距离，然后根据距离对超声波发射器的发射信号幅值进行调节，并对超声波接收模块中的放大电路的参数进行调整，使其适应于距离参数，从而提高超声波测距的精度，测量精度可达毫米级。测量精度可达毫米级。测量精度可达毫米级。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波闭环控制装置


[0001]本专利技术涉及超声波测距
，特别是涉及一种超声波闭环控制装置。

技术介绍

[0002]超声波是一种波长极短的机械波，在空气中波长一般短于2cm（厘米）。它必须依靠介质进行传播，无法存在于真空（如太空）中。它在水中传播距离比空气中远，但因其波长短，在空气中则极易损耗，容易散射，不如可听声波和次声波传得远，不过波长短更易于获得各向异性的声能，可用于清洗、碎石、杀菌消毒等。在医学、工业上有很多的应用。
[0003]超声波测距技术的原理是：利用超声波的传输速度较慢的特性，根据超声波发射到接收时间计算出发射点到接收点的距离。受限于超声波的特性，信号在传输过程中有衰减，在发射端确定的情况下，如果满足远距离的测量需求，近距离接收数据就会溢出，导致采集数据精度偏低，影响效果。目前市面上多采用的方案，普通应用可以满足，需求高的应用场景无法满足。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种超声波闭环控制装置。
[0005]为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种超声波闭环控制装置，包括，超声波发射模块，包括供电电源、DCDC电源模块、中周变压器和超声波发射器，所述供电电源为所述DCDC电源模块供电，所述DCDC电源模块用于调节输送至所述中周变压器的输出电压，所述中周变压器为所述超声波发射器供电；超声波接收模块，包括超声波接收器、一级放大电路、二级放大电路、带通滤波电路和放大电路，所述超声波接收器用于接收所述超声波发射器供电发出的超声波信号，并将其传输至所述一级放大电路，所述一级放大电路用于并对接收到的超声波信号进行滤波和放大，并输送至所述二级放大电路，所述二级放大电路用于对接收到的超声波信号进行二次滤波和二次放大，并输送至所述带通滤波电路，所述带通滤波电路用于对接收到的超声波信号进行滤波，并输送至所述放大电路，所述放大电路用于对接收到的超声波信号进行再次放大；以及，主控模块，包括发射端主控模块和接收端主控模块，所述接收端主控模块用于根据所述超声波接收器接收到所述超声波发射器发出的超声波信号所需的时间计算所述超声波接收器与所述超声波发射器之间的距离，并将距离信号传输至所述发射端主控模块，同时根据距离信号调节所述放大电路的参数，所述发射端主控模块用于根据接收到的距离信号输入PWM信号至所述DCDC电源模块，对所述DCDC电源模块的输出电压进行调节；所述接收端主控模块还用于接收所述放大电路传输的超声波信号，并根据接收到的超声波信号计算得到所述超声波接收器与所述超声波发射器之间的距离。
[0006]作为本专利技术所述超声波闭环控制装置的一种优选方案，其中：所述超声波发射模块还包括两个RFID无线传输模块，所述超声波接收模块还包括一个RFID无线传输模块，所述超声波发射模块中的任一所述RFID无线传输模块用于向所述超声波发射模块中的另一所述RFID无线传输模块以及所述超声波接收模块中的所述RFID无线传输模块传输的射频信号，所述超声波发射模块中的另一所述RFID无线传输模块接收到射频信号后传输信号至所述发射端主控模块，使所述发射端主控模块控制所述超声波发射器发射超声波信号，所述超声波接收模块中的所述RFID无线传输模块接收到射频信号后传输信号至所述接收端主控模块，使所述接收端主控模块开始计时。
[0007]作为本专利技术所述超声波闭环控制装置的一种优选方案，其中：所述一级放大电路和所述二级放大电路均包括电容、电阻和运算放大器，所述电容与所述电阻串联后与所述运算放大器的反向输入端连接，所述运算放大器的正相输入端接地。
[0008]作为本专利技术所述超声波闭环控制装置的一种优选方案，其中：所述运算放大器的型号为GS8724或者MCP6294
‑
E/SL。
[0009]作为本专利技术所述超声波闭环控制装置的一种优选方案，其中：所述DCDC电源模块的型号为LM22676、TPS5430DDAR和LM2575HVSX
‑
ADJ中的任意一种。
[0010]本专利技术还公开了一种超声波闭环控制方法，包括，超声波发射器发射超声波信号，并由超声波接收器接收；接收端主控模块根据超声波接收器接收到超声波发射器发出的超声波信号所需的时间计算超声波接收器与超声波发射器之间的距离，并将距离信号传输至发射端主控模块，同时，接收端主控模块控制放大电路的参数；发射端主控模块接收到距离信号后，根据距离信号输入PWM信号至DCDC电源模块，调节DCDC电源模块的输出至中周变压器的输出电压，对超声波发射器的发射信号幅值进行调节；超声波发射模块中的任一RFID无线传输模块同时向超声波发射模块中的另一RFID无线传输模块以及超声波接收模块中的RFID无线传输模块传输的射频信号，超声波发射模块中的另一RFID无线传输模块接收到射频信号后传输信号至发射端主控模块，使发射端主控模块控制超声波发射器发射超声波信号，超声波接收模块中的RFID无线传输模块接收到射频信号后传输信号至接收端主控模块，使接收端主控模块开始计时；超声波接收器接收到超声波发射器发出的超声波信号后，将其传输至一级放大电路，经过一级放大电路进行滤波和放大后传输至二级放大电路，经过二级放大电路进行二次滤波和二次放大后传输至带通滤波电路，经过带通滤波电路滤波后传输至放大电路，经过放大电路放大后传输至接收端主控模块，接收端主控模块根据接收到的超声波信号计算得到超声波接收器与超声波发射器之间的距离。
[0011]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术根据超声波接收器接收到超声波发射器发出的超声波信号所需的时间粗略计算出超声波发射器与超声波接收器之间的距离，然后根据距离对超声波发射器的发射信号幅值进行调节，并对超声波接收模块中的放大电路的参数进行调整，使其适应于距
离参数，从而提高超声波测距的精度，测量精度可达毫米级。
[0012]（2）本专利技术在超声波发射模块上设置有两个RFID无线传输模块，在超声波接收模块设置一个RFID无线传输模块，通过超声波发射模块和超声波接收模块上的RFID无线传输模块接收到射频信号作为时间基准点，可保证超声波发射器发射超声波信号时接收端主控模块立即开始计时，使发射与计时同步，进一部提高了测距的精度。
[0013]（3）本专利技术在主控模块上进行时间参数、信号调节控制及距离测算，主控模块根据超声波发射模块与超声波接收模块的时间同步信号进行距离计算，同时对超声波接收模块的放大倍数、超声波发射模块的信号大小进行控制，选择最优方式进行测算，保障不同距离下的测量精度误差一致。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0015]图1为本专利技术提供的超声波闭环控制装置中超声波发射模块的框架示意图；图2为本专利技术提供的超声波闭环控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波闭环控制装置，其特征在于：包括，超声波发射模块，包括供电电源、DCDC电源模块、中周变压器和超声波发射器，所述供电电源为所述DCDC电源模块供电，所述DCDC电源模块用于调节输送至所述中周变压器的输出电压，所述中周变压器为所述超声波发射器供电；超声波接收模块，包括超声波接收器、一级放大电路、二级放大电路、带通滤波电路和放大电路，所述超声波接收器用于接收所述超声波发射器供电发出的超声波信号，并将其传输至所述一级放大电路，所述一级放大电路用于并对接收到的超声波信号进行滤波和放大，并输送至所述二级放大电路，所述二级放大电路用于对接收到的超声波信号进行二次滤波和二次放大，并输送至所述带通滤波电路，所述带通滤波电路用于对接收到的超声波信号进行滤波，并输送至所述放大电路，所述放大电路用于对接收到的超声波信号进行再次放大；以及，主控模块，包括发射端主控模块和接收端主控模块，所述接收端主控模块用于根据所述超声波接收器接收到所述超声波发射器发出的超声波信号所需的时间计算所述超声波接收器与所述超声波发射器之间的距离，并将距离信号传输至所述发射端主控模块，同时根据距离信号调节所述放大电路的参数，所述发射端主控模块用于根据接收到的距离信号输入PWM信号至所述DCDC电源模块，对所述DCDC电源模块的输出电压进行调节；所述接收端主控模块还用于接收所述放大电路传输的超声波信号，并根据接收到的超声波信号计算得到所述超声波接收器与所述超声波发射器之间的距离。2.根据权利要求1所述的超声波闭环控制装置，其特征在于：所述超声波发射模块还包括RFID无线传输模块，所述超声波接收模块还包括RFID无线传输模块，所述超声波发射模块中的任一所述RFID无线传输模块用于向所述超声波发射模块中的另一所述RFID无线传输模块以及所述超声波接收模块中的所述RFID无线传输模块传输的射频信号，所述超声波发射模块中的另一所述RFID无线传输模块接收到射频信号后传输信号至所述发射端主控模块，使所述发射端主控模块控制所述超声波发射器发射超声波信号，所述超声波接收模块中的所述RFID无线传输模块接收到射频信号后传输信号至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘爱军，花波，王琤嵘，顾芸冉，
申请(专利权)人：国创移动能源创新中心江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：