一种程控超声波液位计发射电路、接收电路以及测距系统技术方案

本申请公开了一种程控超声波液位计发射电路、接收电路以及测距系统，涉及超声波技术领域。具体实现方案为：按键显示模块、通讯输出模块、单片机、接收电路、发射电路以及换能器，按键显示模块将信号发送给单片机信号处理单元，接收电路将换能器接收声波信号转化出来的电压信号调节放大并进行检波，发射电路将单片机产生的脉冲信号放大后送给换能器产生声波，换能器将电信号转化为声波辐射出去并将返回的声波转成电信号，单片机将处理好的信号发送给通讯输出模块。本申请提出的超声波液位收发电路，通过发射电平的调整以及接收放大电路的倍数更改来改善接收信号的质量，使超声波测量的稳定性更好。的稳定性更好。的稳定性更好。

【技术实现步骤摘要】
一种程控超声波液位计发射电路、接收电路以及测距系统


[0001]本申请涉及超声波
，尤其涉及一种程控超声波液位计发射电路、接收电路以及测距系统。

技术介绍

[0002]在超声波液位测量的工业现场，收发控制电路按探头的工作频率发射固定个数的脉冲信号，并将接收到的小信号进行滤波放大检波。由于安装环境影响，在液位测量中液面扰动波动，或者液面存在气泡会导致反射信号被衰减，导致接收信号幅度偏低引起误判。除此以外，当被测液面与探头之间存在其他干扰物的存在，如果反射信号过大时也会存在误判的可能。

技术实现思路

[0003]基于此，本申请为解决现有的超声波测量稳定性差的问题，提供了一种程控超声波液位计发射电路、接收电路以及测距系统。
[0004]本申请的第一个方面，提供了一种程控超声波液位计发射电路，包括：
[0005]恒流充电模块、ADC采样模块以及脉冲收发控制模块；
[0006]恒流充电模块对储能电容进行充电，超声波信号不发送时，会一直充电到储能电容上的电压与输入电压相等；
[0007]在恒流充电过程同时，利用ADC采样模块对充电电压进行时实时采样，当充电电压达到设定阈值开启脉冲收发控制模块的超声波脉冲发射；
[0008]超声波脉冲发射开启后，恒流充电模块的储能电容上的电压会被拉低，发射电路再次进入充电过程，单片机基于前一次超声波接收电压信号的幅度，动态调整充电电压阈值。
[0009]恒流充电模块包括恒流芯片U1、第一二极管D6、第二二极管D7、稳压二极管D15、第一电容CD5、第二电容CD10，第一二极管D6一端与恒流芯片U1的2、3、6、7脚连接，第一二极管D6另一端与第二二极管D7连接，稳压二极管D15一端与第二二极管D7连接，稳压二极管D15另一端接地，第一电容CD5和第二电容CD10并联，第一电容CD5和第二电容CD10也并联在稳压二极管D15两端。
[0010]恒流充电模块还包括第三电阻R11和第四电阻R12，第三电阻R11一端与恒流芯片U1的2、3、6、7脚连接，第三电阻R11的另一端与第四电阻R12相交于一点并与恒流芯片U1的1脚连接，第四电阻R12另一端与第一二极管D6和第二二极管D7之间的连线相交。
[0011]ADC采样模块包括单片机内置ADC和第二电阻R10，第二电阻R10一端与第二电容CD10的正极和变压器T3的1脚连接，第二电阻R10另一端连接单片机内置ADC，第五电阻R13的一端与第二电阻R10和单片机内置ADC之间的连线相交于一点，第五电阻R13的另一端接地。
[0012]变压器T3的5脚与MOS管Q1源极相连接，MOS管Q1栅极连接第六电阻R14和第七电阻
R15，第六电阻R14的另一端与脉冲收发控制模块输出端相连接，第七电阻R15的另一端与MOS管Q1漏极连接，MOS管Q1漏极接地。
[0013]第三电容C7和第一电阻R9并联，变压器T3的9脚与第三电容C7和第一电阻R9连接，变压器T3的6脚连接第三二极管D17的正极和第四二极管D18的负极，第三二极管D17的负极和第四二极管D18的正极与第三电容C7和第一电阻R9连接。
[0014]本申请的第二个方面，提供了一种程控超声波液位计接收电路，包括：多个电阻、多个电容、运算放大器U7；
[0015]多个电阻包括第八电阻R16、第十三电阻R33，多个电容包括第四电容C8、第六电容C14、第七电容C15、第八电容C16、第九电容C17；
[0016]第六电容C14一端与换能器输入信号连接，第六电容C14另一端与第十三电阻R33连接，所述第七电容C15的一端与第十三电阻R33的另一端连接，第七电容C15的另一端与运算放大器U7的反向输入端连接，运算放大器U7的同相输入端输入电压为VCC/2，运算放大器U7的输出端连接有第八电容C16和第九电容C17，运算放大器U7的4脚接地，运算放大器U7的8脚接高电平，第八电容C16另一端与检波电路连接，第九电容C17另一端接地；
[0017]第八电阻R16的一端接地，第八电阻R16的另一端与第四电容C8一端连接，第八电阻R16的另一端还与第十三电阻R33的另一端连接，第四电容C8的另一端与运算放大器U7的输出端连接。
[0018]多个电阻还包括第九电阻R17、第十电阻R18、第十一电阻R21、第十二电阻R25，第九电阻R17、第十电阻R18、第十一电阻R21、第十二电阻R25的一端与运算放大器U7的输出端连接，第九电阻R17、第十电阻R18、第十一电阻R21、第十二电阻R25的另一端分别与模拟开关控制芯片U5的12、14、15、11脚相连。
[0019]模拟开关控制芯片U5的16脚和6脚之间接有第五电容C13，第五电容C13一端接电源电压，第五电容C13另一端接地，模拟开关控制芯片U5的7脚、8脚也接地。
[0020]本申请的第三个方面提供了一种程控超声波测距系统，包括：按键显示模块、通讯输出模块、单片机、接收电路、发射电路以及换能器，按键显示模块将信号发送给单片机信号处理单元，接收电路将换能器接收声波信号转化出来的电压信号调节放大并进行检波，发射电路将单片机产生的脉冲信号放大后送给换能器产生声波，换能器将电信号转化为声波辐射出去并将返回的声波转成电信号，单片机将处理好的信号发送给通讯输出模块。
[0021]有益效果：本申请提供的超声波液位收发电路，可以主动的通过发射电平的调整以及接收放大电路的倍数更改来改善接收信号的质量，还可以改进液位测量应用中的超声波电路的适用范围，使超声波测量的稳定性更好。
[0022]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0023]附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
[0024]图1是根据本申请提供的发射电路图；
[0025]图2是根据本申请提供的接收电路图；
[0026]图3是根据本申请提供的系统框图；
[0027]图4是根据本申请提供的恒流充电电路电压时序图；
[0028]图5是根据本申请提供的超声波增益控制前对比图；
[0029]图6是根据本申请提供的超声波增益控制后对比图。
具体实施方式
[0030]以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0031]本申请的第一个方面，提供了一种程控超声波液位计发射电路，包括：
[0032]恒流充电模块101、ADC采样模块102以及脉冲收发控制模块，如图1所示；
[0033]恒流充电模块101对储能电容进行充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种程控超声波液位计发射电路，其特征在于，包括：恒流充电模块、ADC采样模块以及脉冲收发控制模块；恒流充电模块对储能电容进行充电，超声波信号不发送时，会一直充电到储能电容上的电压与输入电压相等；在恒流充电过程同时，利用ADC采样模块对充电电压进行时实时采样，当充电电压达到设定阈值开启脉冲收发控制模块的超声波脉冲发射；超声波脉冲发射开启后，恒流充电模块的储能电容上的电压会被拉低，发射电路再次进入充电过程，单片机基于前一次超声波接收电压信号的幅度，动态调整充电电压阈值。2.根据权利要求1所述的一种程控超声波液位计发射电路，其特征在于：恒流充电模块包括恒流芯片U1、第一二极管D6、第二二极管D7、稳压二极管D15、第一电容CD5、第二电容CD10，第一二极管D6一端与恒流芯片U1的2、3、6、7脚连接，第一二极管D6另一端与第二二极管D7连接，稳压二极管D15一端与第二二极管D7连接，稳压二极管D15另一端接地，第一电容CD5和第二电容CD10并联，第一电容CD5和第二电容CD10也并联在稳压二极管D15两端。3.根据权利要求2所述的一种程控超声波液位计发射电路，其特征在于：恒流充电模块还包括第三电阻R11和第四电阻R12，第三电阻R11一端与恒流芯片U1的2、3、6、7脚连接，第三电阻R11的另一端与第四电阻R12相交于一点并与恒流芯片U1的1脚连接，第四电阻R12另一端与第一二极管D6和第二二极管D7之间的连线相交。4.根据权利要求3所述的一种程控超声波液位计发射电路，其特征在于：ADC采样模块包括单片机内置ADC和第二电阻R10，第二电阻R10一端与第二电容CD10的正极和变压器T3的1脚连接，第二电阻R10另一端连接单片机内置ADC，第五电阻R13的一端与第二电阻R10和单片机内置ADC之间的连线相交于一点，第五电阻R13的另一端接地。5.根据权利要求4所述的一种程控超声波液位计发射电路，其特征在于：变压器T3的5脚与MOS管Q1源极相连接，MOS管Q1栅极连接第六电阻R14和第七电阻R15，第六电阻R14的另一端与脉冲收发控制模块输出端相连接，第七电阻R15的另一端与MOS管Q1漏极连接，MOS管Q1漏极接地。6.根据权利要求5所述的一种程控超声波液位计发射电路，其特征在于：第三电容C7和第一电阻R9并联，变压器T3的9脚与第三电容C7和第一电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁程，邓建，陈丽君，吴洁，张维史，
申请(专利权)人：浙江美仪智能传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：