亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：一种减小超声波测距盲区的电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种减小超声波测距盲区的电路，主要用于在利用超声波回波原理测距时减小其测量盲区。
技术背景 随着技术的发展，人们对于使用超声波测距的需要越来越多。在利用超声回波原理测距时，由于发射波的拖尾现象存在，造成测量盲区是固定存在的。目前，减少超声波测距盲区有两个方法。一个是减少发射功率。但是，减少超声波发射功率，超声波回波就会变弱，影响测量距离；另一个方法是提高超声波传感器的测量灵敏度，采取恰当的措施抑制余振，减少拖尾。但是，提高超声波传感器的灵敏度，会造成超声波传感器的成本几何级数增加。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种减小超声波测距盲区的电路，该电路设计可有效减少超声波发射拖尾，提高超声波接收灵敏度，最大限度的减小超声波测量盲区，降低使用成本。为了解决上述问题本实用新型的技术方案是这样的一种减小超声波测距盲区的电路，包括CPU控制器、超声波发射传感器，超声波接收传感器，超声波发射电路、超声波接收电路和电源供电电路。CPU控制器通过超声波发射电路驱动超声波发射传感器发射超声波，超声波发射电路由CPU控制器经三极管驱动发射中周变压器的原边线圈，中周变压器的副边线圈与拖尾抑制电路连接，并连接到超声波发射传感器。该拖尾抑制电路由光电隔离SCR及其控制电路组成。超声波接收传感器与超声波接收电路连接，超声波接收电路通过2级放大电路， 带通滤波电路，电压比较电路，输出信号到由R-S触发器组成的信号锁定电路，该信号锁定电路的输出端与CPU控制器的外部中断引脚相连。该接收电路中带通滤波电路的中心频率参数设置为40KHZ，电压比较器可以通过电位器进行比较电位调节，信号锁定电路可以锁定超声波的回波信号。有益效果，本实用新型所述的技术可以减少超声波发射的拖尾长度，从而减少测量盲区；滤除40KHZ以外的其他干扰信号，提高测量灵敏度，增加测量精度；使用普通的2 个超声波传感器，使用成本更低。
以下结合附图和具体实施方式
来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型所述的超声波测距电路整体结构示意图。图2为图1中的超声波发射电路示意图。[0014]图3为图1中的超声波接收电路示意图。图4为图1中的信号锁定电路示意图。图5为使用本电路前后的超声波拖尾现象比较图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图1所示，本实用新型设计由CPU控制器、超声波发射传感器，超声波接收传感器，超声波发射驱动电路、超声波发射拖尾抑制电路，超声波接收电路，超声波接收信号锁定电路和电源供电电路组成。其工作原理为超声波发射电路驱动超声波发射传感器发射超声波，超声波遇到障碍物反射，形成超声波回波，该回波信号被超声波接收传感器接收到。超声波接收传感器与超声波接收电路连接，超声波接收电路的信号输出端与CPU控制器的外部中断引脚相连。如图2所示，CPU控制器通过超声波发射电路驱动超声波发射传感器发射超声波。 其中，超声波发射电路由CPU控制器经三极管驱动发射中周变压器的原边线圈，中周变压器的副边线圈与拖尾抑制电路连接，并连接到超声波发射传感器。CPU控制器通过Pl. 1引脚输出频率为40KHZ的一个或多个占空比为50%的脉冲信号，脉冲信号经由电阻R2，电容Cl，NPN型三极管Ql组成的驱动电路，驱动中周变压器T2 的原边线圈。中周变压器T2的原边线圈经过限流电阻Rl和平波电容El连接到电源VCC。 中周变压器T2的副边线圈正负极分别连接超声波发射传感器LSl的正负极。中周变压器 T2用于提高超声波发射传感器LSl的发射电压，并使发射波形尽可能的接近正弦波。中周变压器T2的副边线圈正负极同时与拖尾抑制电路相连。拖尾抑制电路由限流电阻R3，功率电阻R4，限流电阻R5，NPN型三极管Q2，光电隔离SCR Ul组成。在CPU控制器的Pl. 2引脚控制下，正常工作时，光电隔离SCR Ul处于不导通状态，不会影响中周变压器T2的副边线圈电路；在CPU控制器通过Pl. 1发射完一个或多个占空比为50%的频率为40KHZ的波形后，CPU控制器通过Pl. 2输出信号，通过电阻R5和三极管Q2，驱动光电隔离SCR Ul处于导通状态，将中周变压器T2内剩余的拖尾振荡能量通过电阻R4消耗掉。改变电阻R4的阻值，可以改变拖尾振荡的阻尼系数，从而改变拖尾振荡的持续时间。如图3所示，超声波回波信号在被超声波接收传感器LSlO接收到后，经过由接收调理电路，2级放大电路，带通滤波电路，电压比较电路组成的超声波接收电路，输出信号 SIG_0UT给信号锁定电路。在接收调理电路部分，电阻R20，电阻R21，电容C15组成电压参考电路，该电压参考连接到运算放大器UlO的三个正向输入端，即第3脚，第5脚和第10脚。超声波接收传感器LSlO接收到的信号为毫伏级信号，经过耦合电容ClO和保护二极管D10，Dll,输出信号通过电阻R13连接到2级放大电路中运算放大器UlO的一个反向输入端，即其第2脚。在2级放大电路，电阻R13，电阻RlO和运算放大器UlOA组成第一级放大电路，其增益为A=R10/R13。电阻Rl 1，电阻R15和运算放大器UlOB组成第二级放大电路，其增益为 A=R11/R15。在UlOA第1脚的第一级放大电路的输出信号通过耦合电容C12和电阻R15连接运算放大器UlOB的反向输入端，即第6脚。在UlOB第脚的第二级放大电路的输出信号通过耦合电容C13连接到带通滤波电路的电阻R16。在带通滤波电路，带通滤波器由电阻R14，电阻R16，电阻R18，电容C14，电容ClO 和运算放大器UlOC组成。配置电阻R14，电阻R16，电阻R18，电容C14，电容ClO的值，使得该带通滤波器中心频率为40KHZ。电阻R16的一端连接2级放大电路的输出信号，另一端与电阻R18，电容ClO和电容C14相连；电阻R18的另一端连接到地GND ；电容ClO的另一端与电阻R12的一端以及运算放大器UlOC的第12脚相连；电容C14与电阻R12的一端以及运算放大器UlOC的第9脚相连。带通滤波电路的输出信号通过运算放大器UlOC的第9脚连接到电压比较电路。在电压比较电路，由运算放大器UlOD和可变电阻器RPlO组成反向比较器。带通滤波电路的输出信号通过电阻R19连接到运算放大器UlOD的反向输入端，即第13脚。可变电阻器RPlO的电阻两端分别连接到电源VCC和地GND，其电压抽头连接到运算放大器的正向输入端，即第12脚。电压比较电路的输出信号SIG_0UT通过运算放大器UlOD的第14 脚连接到信号锁定电路。如图4所示，4个与非门电路U2A，U2B, U2C和U2D组成信号锁定电路。信号接收电路的输出信号SIG_0UT与与非门U2C的第9脚相连；与非门U2C的第10脚与CPU控制器的Pl. 5脚相连；与非门U2C的输出第8脚同时与与非门U2D的第13脚和与非门U2A的第 1脚相连；与非门U2A的第2脚与CPU控制器的Pl. 3脚相连；与非门U2A的输出第3脚连接到与非门U2B的第4脚；与非门U2B的第5脚连接到与非门U2D的第11脚；与非门U2B 的输出第3脚同时连接到与非门U2D的第12脚和CPU控制器的Pl. 4脚。CPU控制器通过Pl. 3脚输出信号可复位信号锁定电路；通过Pl. 5脚使能信号锁定电路；信号锁定电路的输出信号通过Pl. 4脚触发CPU控制器的外部中断。如图5所示，为使用本实用新型电路前后的超声波发射信号仿真结果。同样发射 8个40KHZ的超声波脉冲，总发射时间为200us。上面一个波形是使用前的效果，加上拖尾时间，总计约为450us ；下面一个波形是使用后的效果，加上拖尾时间，总计约为210us。拖尾时间被减少到约10us，达到减小测距盲区的目的。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求1.一种减小超声波测距盲区的电路，包括CPU控制器、超声波发射传感器，超声波接收传感器，超声波发射驱动电路、超声波发射拖尾抑制电路，超声波接收电路，超声波接收信号锁定电路和电源供电电路。其中，CPU控制器通过超声波发射电路驱动超声波发射传感器发射超声波，超声波发射电路由CPU控制器经三极管驱动发射中周变压器的原边线圈， 中周变压器的副边线圈与拖尾抑制电路连接，并连接到超声波发射传感器。
2.根据权利要求1所述的一种减小超声波测距盲区的电路，其特征是拖尾抑制电路由光隔SCR及其控制电路组成。
3.根据权利要求1所述的一种减小超声波测距盲区的电路，其特征是超声波接收传感器与超声波接收电路连接，超声波接收电路通过2级放大电路，带通滤波电路，电压比较电路，输出信号到由R-S触发器组成的信号锁定电路，该信号锁定电路的输出端与CPU控制器的外部中断引脚相连。
4.根据权利要求1所述的一种减小超声波测距盲区的电路，其特征是该接收电路中带通滤波电路的中心频率参数设置为40KHZ，电压比较器可以通过电位器进行比较电位调节， 信号锁定电路可以锁定超声波的回波信号。
专利摘要一种减小超声波测距盲区的电路设计，包括CPU控制器、超声波发射传感器，超声波接收传感器，超声波发射驱动电路、超声波发射拖尾抑制电路，超声波接收电路，超声波接收信号锁定电路和电源供电电路。超声波发射电路中的拖尾抑制电路由光隔SCR及其控制电路组成。超声波接收电路通过2级放大电路，带通滤波电路，电压比较电路，信号锁定电路输出信号到CPU控制器；该接收电路中带通滤波器的中心频率参数设置为40KHz，电压比较器可以通过电位器进行比较电位调节，信号锁定电路可以锁定超声波的回波信号。本实用新型所述的技术可以减少超声波发射的拖尾长度，从而减少测量盲区；滤除40KHz以外的其他干扰信号，提高测量灵敏度，增加测量精度；使用普通的2个超声波传感器，降低使用成本。
文档编号G01S15/08GK202119911SQ201120092848
公开日2012年1月18日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者李国智, 陈诚 申请人:上海艾澜达泵业有限公司