專利名稱：一種超聲波測(cè)距裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲波測(cè)距裝置，特別涉及一種利用超聲波反射測(cè)量距離裝置。
背景技術(shù)：
在這個(gè)信息化很高的時(shí)代，電視、電腦顯示器等設(shè)備已經(jīng)大面積普及，顯然這類設(shè)備的輻射一直危害著人們的健康，這種危害逐漸也成為人們關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)，如果人體距離這種設(shè)備越近輻射就越強(qiáng)，危害也就越大，人們都在想方設(shè)法減少這些輻射，但畢竟這些輻射在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)無(wú)法根除，如果能在這些會(huì)產(chǎn)生輻射的電器設(shè)備配上超聲波測(cè)距裝置，測(cè)試使用者與該設(shè)備的距離，使人們可以認(rèn)識(shí)到應(yīng)該與該設(shè)備保持一定的距離，可以在一定程度上的減少輻射的危害。公知的許多超聲波測(cè)距裝置，大部分都應(yīng)用在汽車倒車、飛機(jī)等，需要精確度極高，所以這類裝置價(jià)格都比較昂貴，不容易普及。公知的超聲波測(cè)距裝置，如圖1，一般都包含超聲波換能單元、收/發(fā)電路單元、微機(jī)處理單元、指示儀表，存在電路復(fù)雜、成本高、斷電易丟失數(shù)據(jù)缺點(diǎn)。而專利CN2169142Y所述超聲波測(cè)距裝置雖然改善了分辨能力、探測(cè)能力、準(zhǔn)確度，但還是難逃電路相對(duì)復(fù)雜、成本較高的問(wèn)題，使這類裝置特別難于在一些準(zhǔn)確度要求不高、成本要求相對(duì)較低的設(shè)備上普及使用，比如說(shuō)在家用電視、辦公用電腦顯示器等設(shè)備上普及使用。
實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種超聲波測(cè)距裝置，其利用一些集成度較高的集成電路，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，達(dá)到成本降低的目的。
本實(shí)用新型所提供的超聲波測(cè)距裝置，如圖2所示，包括供電單元、超聲波換能單元、MCU控制單元、以及提示單元，還包括輸入信號(hào)放大檢波整形單元、輸出信號(hào)控制單元，所述供電單元將電能分別供給所需單元，MCU控制單元將信號(hào)通過(guò)輸出信號(hào)控制單元由超聲波換能單元發(fā)射出去，超聲波換能單元接收到障礙物的返回信號(hào)通過(guò)輸入放大檢波整形單元送回給MCU控制單元，所述MCU控制單元通過(guò)計(jì)算發(fā)射信號(hào)與接收到信號(hào)之間的時(shí)間，判斷障礙物到超聲波測(cè)距裝置的距離，并與預(yù)設(shè)的距離范圍進(jìn)行對(duì)比，然后產(chǎn)生相應(yīng)控制信號(hào)送給提示單元，把這個(gè)距離以不同的形式提示出來(lái)。
本實(shí)用新型所提供進(jìn)一步細(xì)化的超聲波測(cè)距裝置，如圖3、4、5所示，包括供電單元、超聲波換能單元、MCU控制單元、提示控制單元，還包括輸入信號(hào)放大檢波整形單元、輸出信號(hào)控制單元以及發(fā)光提示電路、發(fā)聲提示電路、安全區(qū)發(fā)光提示電路，所述供電單元分別供給所述超聲波換能單元、輸入信號(hào)放大檢波整形單元、輸出信號(hào)控制單元、MCU控制單元以及發(fā)光提示電路、安全區(qū)發(fā)光提示電路，為這些單元提供電能，MCU控制單元將具有一定頻率的脈沖信號(hào)通過(guò)輸出信號(hào)控制單元由超聲波換能單元的發(fā)射頭以超聲波的形式發(fā)射出去，超聲波換能單元的接收頭收到障礙物的返回波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)通過(guò)輸入放大檢波整形單元送回給MCU控制單元，所述MCU控制單元通過(guò)計(jì)算發(fā)射信號(hào)與接收到信號(hào)之間的時(shí)間，可以算出障礙物到超聲波測(cè)距裝置的距離，并將這個(gè)距離轉(zhuǎn)換成提示控制信號(hào)通過(guò)提示控制單元分別送給發(fā)光提示電路、發(fā)聲提示電路、安全區(qū)發(fā)光提示電路，把這個(gè)距離以更加友好的方式提示出來(lái)。
由于本實(shí)用新型所述的超聲波測(cè)距裝置，使用了集成度較高的集成電路，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電路工作可靠、穩(wěn)定性高，同時(shí)還降低超聲波測(cè)距裝置的成本，為超聲波測(cè)距裝置容易普及創(chuàng)造了條件。
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明。


圖1是現(xiàn)有超聲波測(cè)距裝置的電路原理框圖圖2是本實(shí)用新型第一種電路原理框圖；圖3是本實(shí)用新型第二種電路應(yīng)用原理框圖；圖4是本實(shí)用新型第三種電路應(yīng)用原理框圖；圖5是本實(shí)用新型第四種電路應(yīng)用原理框圖；圖6是一種實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的具體電路圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型所提供的超聲波測(cè)距裝置，如圖2所示，包括供電單元、超聲波換能單元、MCU控制單元、以及提示單元，還包括輸入信號(hào)放大檢波整形單元、輸出信號(hào)控制單元，所述供電單元將電能分別供給所需單元，MCU控制單元將信號(hào)通過(guò)輸出信號(hào)控制單元由超聲波換能單元發(fā)射出去，超聲波換能單元接收到障礙物的返回信號(hào)通過(guò)輸入放大檢波整形單元送回給MCU控制單元，所述MCU控制單元通過(guò)計(jì)算發(fā)射信號(hào)與接收到信號(hào)之間的時(shí)間，判斷障礙物到超聲波測(cè)距裝置的距離，并與預(yù)設(shè)的距離范圍進(jìn)行對(duì)比，然后產(chǎn)生相應(yīng)控制信號(hào)送給提示單元，把這個(gè)距離以不同的形式提示出來(lái)。
本實(shí)用新型所提供進(jìn)一步細(xì)化的超聲波測(cè)距裝置，如圖3、4、5所示，包括供電單元、超聲波換能單元、MCU控制單元、提示控制單元，還包括輸入信號(hào)放大檢波整形單元、輸出信號(hào)控制單元以及發(fā)光提示電路、發(fā)聲提示電路、安全區(qū)發(fā)光提示電路，所述供電單元分別供給所述超聲波換能單元、輸入信號(hào)放大檢波整形單元、輸出信號(hào)控制單元、MCU控制單元以及發(fā)光提示電路、安全區(qū)發(fā)光提示電路，為這些單元提供電能，MCU控制單元將具有一定頻率的脈沖信號(hào)通過(guò)輸出信號(hào)控制單元由超聲波換能單元的發(fā)射頭以超聲波的形式發(fā)射出去，超聲波換能單元的接收頭收到障礙物的返回波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)通過(guò)輸入放大檢波整形單元送回給MCU控制單元，所述MCU控制單元通過(guò)計(jì)算發(fā)射信號(hào)與接收到信號(hào)之間的時(shí)間，可以算出障礙物到超聲波測(cè)距裝置的距離，并將這個(gè)距離轉(zhuǎn)換成提示控制信號(hào)通過(guò)提示控制單元分別送給發(fā)光提示電路、發(fā)聲提示電路、安全區(qū)發(fā)光提示電路，把這個(gè)距離以更加友好的方式顯示出來(lái)。
本實(shí)用新型所述的超聲波測(cè)距裝置的具體實(shí)施方式
，如圖6，具有供電單元，包括電源BAT1、濾波電容C1，所述電源BAT1的兩端并接有一極性電容C1，電容C1的正極與電源BAT1的正極相連，供給所需電路；超聲波換能單元，包括發(fā)射頭TX1、接收頭RX1、匹配電阻R4，接收頭RX1兩端并接匹配電阻R4，發(fā)射頭TX1、接收頭RX1的一端連接到電源的負(fù)極，負(fù)責(zé)超聲波與電信號(hào)的換能工作；MCU控制單元，包括單片機(jī)U2，可以是單片機(jī)EM78P153S，單片機(jī)U2的電源端VDD和接地端VSS對(duì)應(yīng)連到電源BAT1的正極和負(fù)極，單片機(jī)的電源端VDD到地之間還連接有一濾波電容C10，單片機(jī)U2集中控制整個(gè)電路的運(yùn)作；輸出信號(hào)控制單元，包括限流電阻R1、開(kāi)關(guān)PNP三極管Q1、限流電阻R0、升壓器T1，所述單片機(jī)U2的發(fā)射輸出控制引腳P51，可以將一個(gè)40KHz的信號(hào)通過(guò)限流電阻R1送給開(kāi)關(guān)三極管Q1的基極，開(kāi)關(guān)三極管Q1的集電極連到電源BAT1的正極，開(kāi)關(guān)三極管Q1的發(fā)射極依次通過(guò)限流電阻R0、升壓器T1的初級(jí)線圈連到電源BAT1的負(fù)極，升壓器T1的此級(jí)線圈與發(fā)射頭的兩端連接，發(fā)射頭與輸出控制單元就構(gòu)成了完整的發(fā)射電路，可以將40KHz的信號(hào)發(fā)射出去；輸入信號(hào)放大檢波整形單元，包括電源抑制電感L1；偶合電容C3、C4、三極管Q2、反饋電阻R5、R6、偏置電阻R7、三極管Q2、檢波整形集成電路U1以及它的外圍偏置電容C5、C6和偏置電阻R8、R9、R10；接收頭一端接負(fù)極，另一端將已經(jīng)被接收頭RX1轉(zhuǎn)換成40KHz電信號(hào)的超聲波信號(hào)的通過(guò)偶合電容C3分別送到組成輸入信號(hào)一級(jí)放大電路的反饋電阻R5的一端和NPN三極管Q2的基極，反饋電阻R5的另一端連到三極管Q2的集電極，三極管Q2的發(fā)射極連到電源負(fù)極，三極管Q2的集電極依次通過(guò)偏置電阻R7、電源抑制電感L1連到電源正極；輸入信號(hào)一級(jí)放大電路的輸出端三極管Q2的集電極將輸出信號(hào)通過(guò)偶合電容C4送到組成輸入信號(hào)二級(jí)放大電路的反饋電阻R6的一端和NPN三極管Q3的基極，反饋電阻R6的另一端連到三極管Q3的集電極，三極管Q3的發(fā)射極連到電源負(fù)極，輸入信號(hào)二級(jí)放大電路的輸出端三極管Q3的集電極將輸出信號(hào)送到檢波整形集成電路U1的輸入端IN；所述檢波整形集成電路U1的電源端VCC和接地端GND對(duì)應(yīng)與電源的正負(fù)極相連，引腳C1依次經(jīng)過(guò)電容C5、電阻R8連接到電源負(fù)極，引腳C2經(jīng)過(guò)電容C6連接到電源負(fù)極，引腳F0、OUT對(duì)應(yīng)經(jīng)過(guò)電阻Rg、R10連接到電感L1與電阻R7之間的接點(diǎn)，用以獲得偏置電壓，檢波整形集成電路U1的輸出端OUT將信號(hào)送給單片機(jī)U2的輸入引腳P62，這樣就構(gòu)成完整的超聲波輸入電路，可以將被接收頭RX1收到40KHz信號(hào)轉(zhuǎn)換成電控制信號(hào)傳給單片機(jī)U2集中處理；提示控制單元，包括開(kāi)關(guān)SW1，所述開(kāi)關(guān)SW1連在單片機(jī)U2的引腳P60與電源負(fù)極之間，當(dāng)處于危害距離范圍時(shí)，用來(lái)切換同時(shí)發(fā)聲發(fā)光或單獨(dú)發(fā)光。
提示單元，包括喇叭SP1，喇叭SP1兩腳連接在單片機(jī)U2的引腳P52、P53，當(dāng)MCU控制單元通過(guò)計(jì)算發(fā)射信號(hào)與接收到信號(hào)之間的時(shí)間，判斷障礙物到超聲波測(cè)距裝置的距離，如果該距離與超出預(yù)設(shè)的安全距離范圍，則用喇叭發(fā)聲提示超出安全距離，即進(jìn)入危害距離范圍。
或所述提示單元，還可以包括紅色發(fā)光二極管D1、D2以及限流電阻R2，發(fā)光二極管的陽(yáng)極均接到電源正極，發(fā)光二極管D1、D2的陰極相連后通過(guò)限流電阻R2連到單片機(jī)U2的引腳P66，當(dāng)MCU控制單元通過(guò)計(jì)算發(fā)射信號(hào)與接收到信號(hào)之間的時(shí)間，判斷障礙物到超聲波測(cè)距裝置的距離，如果該距離與超出預(yù)設(shè)的安全距離范圍，則用紅燈閃爍提示超出安全距離，即進(jìn)入危害距離范圍。
或所述提示單元，還可以包括藍(lán)色發(fā)光二極管D3、D4以及限流電阻R3，發(fā)光二極管的陽(yáng)極均接到電源正極，發(fā)光二極管D3、D4的陰極相連后通過(guò)限流電阻R3連到單片機(jī)U2的引腳P67，當(dāng)MCU控制單元通過(guò)計(jì)算發(fā)射信號(hào)與接收到信號(hào)之間的時(shí)間，判斷障礙物到超聲波測(cè)距裝置的距離，如果該距離處于預(yù)設(shè)的安全距離范圍，則用藍(lán)燈閃爍提示障礙物處于安全距離范圍。
或所述提示單元，還可以包括喇叭SP1、發(fā)光二極管D1、D2、D3、D4以及發(fā)光二極管的限流電阻R2、R3，發(fā)光二極管的陽(yáng)極均接到電源正極，紅色發(fā)光二極管D1、D2的陰極相連后通過(guò)限流電阻R2連到單片機(jī)U2的引腳P66，當(dāng)MCU控制單元通過(guò)計(jì)算發(fā)射信號(hào)與接收到信號(hào)之間的時(shí)間，判斷障礙物到超聲波測(cè)距裝置的距離，如果該距離與超出預(yù)設(shè)的安全距離范圍，則用紅燈閃爍或喇叭發(fā)聲提示超出安全距離，即進(jìn)入危害距離范圍，藍(lán)色發(fā)光二極管D3、D4的陰極相連后通過(guò)限流電阻R3連到單片機(jī)U2的引腳P67，當(dāng)MCU控制單元通過(guò)判斷計(jì)算出來(lái)的距離，如果該距離與處于預(yù)設(shè)的安全距離范圍，則用藍(lán)燈閃爍用來(lái)提示障礙物處于安全距離范圍。
上述所述供電單元可以是構(gòu)成電源BAT1的電池組成，也可以是一個(gè)取電接口電路，比如從電腦的USB接口、串行口等取出電源的接口電路，或者是一個(gè)DC插座，由外接電源適配器供電；所述輸入信號(hào)放大檢波整形單元的輸入信號(hào)一級(jí)、二級(jí)放大電路是為了增加超聲波測(cè)距裝置的測(cè)量距離的，不能理解成為該裝置的限制，即在距離要求不遠(yuǎn)時(shí)，是可以不選用該部分電路；所述提示單元的使用了紅色、藍(lán)色發(fā)光二極管，也不能認(rèn)為是該電路的限制，是可以根據(jù)需要使用任意顏色的發(fā)光二極管的；上述電路具體連接方式僅僅是本實(shí)用新型的一種應(yīng)用，只要是這種電路連接方式是等效代換的，也屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種超聲波測(cè)距裝置，包括供電單元、超聲波換能單元、MCU控制單元以及提示單元，其特征在于還包括輸入信號(hào)放大檢波整形單元、輸出信號(hào)控制單元，所述供電單元將電能分別供給所需單元，MCU控制單元將信號(hào)通過(guò)輸出信號(hào)控制單元由超聲波換能單元發(fā)射出去，超聲波換能單元接收到障礙物的返回信號(hào)通過(guò)輸入放大檢波整形單元送回給MCU控制單元，所述MCU控制單元通過(guò)計(jì)算發(fā)射信號(hào)與接收到信號(hào)之間的時(shí)間，判斷障礙物到超聲波測(cè)距裝置的距離，并與預(yù)設(shè)的距離范圍進(jìn)行對(duì)比，然后產(chǎn)生相應(yīng)控制信號(hào)送給提示單元顯示出來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測(cè)距裝置，其特征在于所述MCU控制單元與提示單元之間還串聯(lián)有一提示控制單元，用以控制提示單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波測(cè)距裝置，其特征在于所述提示控制單元，包括開(kāi)關(guān)SW1，開(kāi)關(guān)SW1連所述MCU控制單元，用來(lái)切換提示單元的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測(cè)距裝置，其特征在于所述供電單元是一組電池或一個(gè)取電接口電路或它們的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測(cè)距裝置，其特征在于所述提示單元是發(fā)光提示電路或發(fā)聲提示電路或安全區(qū)發(fā)光提示電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測(cè)距裝置，其特征在于所述提示單元是發(fā)光提示電路和發(fā)聲提示電路組合，它們均連接到MCU控制單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測(cè)距裝置，其特征在于所述提示單元是發(fā)光提示電路和發(fā)聲提示電路以及安全區(qū)發(fā)光提示電路的組合，它們均連接到MCU控制單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測(cè)距裝置，其特征在于所述輸出信號(hào)控制單元，包括限流電阻R1、開(kāi)關(guān)PNP三極管Q1、限流電阻R0、升壓器T1，所述MCU控制單元將輸出信號(hào)通過(guò)限流電阻R1送給開(kāi)關(guān)三極管Q1的基極，開(kāi)關(guān)三極管Q1的集電極連到電源BAT1的正極，開(kāi)關(guān)三極管Q1的發(fā)射極依次通過(guò)限流電阻R0、升壓器T1的初級(jí)線圈連到電源BAT1的負(fù)極，升壓器T1的次級(jí)線圈連到所述超聲波換能單元，將信號(hào)發(fā)射出去。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測(cè)距裝置，其特征在于所述輸入信號(hào)放大檢波整形單元，包括電源抑制電感L1，偶合電容C3、C4、三極管Q2、反饋電阻R5、R6、偏置電阻R7、三極管Q2、檢波整形集成電路U1以及它的外圍偏置電容C5、C6和偏置電阻R8、R9、R10，所述超聲波換能單元將收到信號(hào)的通過(guò)偶合電容C3分別送到反饋電阻R5的一端和NPN三極管Q2的基極，反饋電阻R5的另一端連到三極管Q2的集電極，三極管Q2的發(fā)射極連到電源負(fù)極，三極管Q2的集電極依次通過(guò)偏置電阻R7、電源抑制電感L1連到電源正極，三極管Q2的集電極將輸出信號(hào)通過(guò)偶合電容C4送到反饋電阻R6的一端和NPN三極管Q3的基極，反饋電阻R6的另一端連到三極管Q3的集電極，三極管Q3的發(fā)射極連到電源負(fù)極，三極管Q3的集電極將輸出信號(hào)送到檢波整形集成電路U1的輸入端IN，引腳C1依次經(jīng)過(guò)電容C5、電阻R8連接到電源負(fù)極，引腳C2經(jīng)過(guò)電容C6連接到電源負(fù)極，引腳F0、OUT對(duì)應(yīng)經(jīng)過(guò)電阻R9、R10連接到電感L1與電阻R7之間的接點(diǎn)，檢波整形集成電路U1的輸出端OUT將信號(hào)送給MCU控制單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測(cè)距裝置，其特征在于所述提示單元，包括喇叭SP1、發(fā)光二極管D1、D2、D3、D4以及發(fā)光二極管的限流電阻R2、R3，發(fā)光二極管的陽(yáng)極均接到電源正極，發(fā)光二極管D1、D2的陰極相連后經(jīng)過(guò)限流電阻R2和發(fā)光二極管D3、D4的陰極相連后通過(guò)限流電阻R3以及喇叭SP1分別連到MCU控制單元。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種超聲波測(cè)距裝置，尤其是一種利用超聲波反射測(cè)量距離裝置，包括供電單元、超聲波換能單元、MCU控制單元、輸入信號(hào)放大檢波整形單元、輸出信號(hào)控制單元、提示控制單元以及提示單元，所述MCU控制單元將信號(hào)通過(guò)輸出信號(hào)控制單元由超聲波換能單元發(fā)射出去，超聲波換能單元收到信號(hào)通過(guò)輸入放大檢波整形單元送回給MCU控制單元，所述MCU控制單元通過(guò)計(jì)算發(fā)射信號(hào)與接收到信號(hào)之間的時(shí)間，判斷障礙物到超聲波測(cè)距裝置的距離，并與預(yù)設(shè)的距離范圍進(jìn)行對(duì)比，然后產(chǎn)生相應(yīng)控制信號(hào)送給提示單元顯示出來(lái)，由于該裝置使用了集成電路，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電路工作可靠、穩(wěn)定性高，成本降低，為該裝置容易普及創(chuàng)造了條件。
文檔編號(hào)G01S15/08GK2791662SQ200520055708
公開(kāi)日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月17日
發(fā)明者周國(guó)英, 郭浩賢, 楊兆航 申請(qǐng)人:東莞精誠(chéng)電子有限公司