專利名稱：車用測(cè)距、防盜雷達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是電子技術(shù)領(lǐng)域中的一種測(cè)距、防盜雷達(dá)，特別是車用測(cè)距防盜雷達(dá)。
目前，隨著我國(guó)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)各類車輛越來越多，發(fā)展迅速，而作為交通命脈的公路建設(shè)發(fā)展較慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足汽車工業(yè)發(fā)展的需要，道路交通十分捅擠，交通事故發(fā)生頻繁，直接危及人類生命安全。在目前我國(guó)公路交通尚不能長(zhǎng)足發(fā)展的形勢(shì)下，人們已開始著手汽車交通安全設(shè)施的研制，并取得成果。如目前已經(jīng)問世的一種汽車倒車語言提醒器，當(dāng)?shù)管嚂r(shí)，提醒器即用語言提醒車后行人及車輛注意，以免發(fā)生倒車撞人或撞車事故。雖有一定效果，但其主要缺點(diǎn)是不論車后是否有車或有人，該提醒器都發(fā)出語言提示信號(hào)，影響周圍環(huán)境，且該提醒器只能提醒行人或車輛讓路(或注意)，(驅(qū)趕式、被動(dòng)式)，而不能使車內(nèi)的駕駛員準(zhǔn)確掌握車后是否有人或車輛，倒車時(shí)駕駛員還必須注意車后情況，并沒有減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)，給駕車帶來方便。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述語言提醒器的不足而提出的一種新型設(shè)計(jì)，它不僅具有倒車報(bào)警提示功能，而且能測(cè)出車后目標(biāo)的距離，直接在駕駛室內(nèi)顯示，并具有防盜報(bào)警功能。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下，
以下結(jié)合附圖作詳細(xì)說明

圖1給出的是本實(shí)用新型的原理方框圖；圖2給出的是本實(shí)用新型的電原理圖的測(cè)距、報(bào)警部分；圖3給出的是本實(shí)用新型的各有關(guān)集成電路時(shí)序圖4給出的是本實(shí)用新型防盜報(bào)警部分的電原理圖；在圖1原理圖中，將本實(shí)用新型的探測(cè)器2和發(fā)射器1置車尾，工作時(shí)(即車輛倒車或移動(dòng)時(shí))，中央定時(shí)器啟動(dòng)發(fā)送器，發(fā)出電脈沖，該電脈沖由發(fā)射器1變成聲波信號(hào)發(fā)出，當(dāng)車尾有障礙物(或移動(dòng)目標(biāo)時(shí))3時(shí)，則該聲波信號(hào)反射回來，徑探測(cè)器2測(cè)出后送入接收器，并轉(zhuǎn)化為電脈沖，該電脈沖送入RS觸發(fā)器，并輸出脈沖信號(hào)至計(jì)數(shù)器控制計(jì)數(shù)器在聲波來回過程中所計(jì)數(shù)到的脈沖個(gè)數(shù)，計(jì)數(shù)到的脈沖個(gè)數(shù)則代表了車尾與障礙物之間的距離。該計(jì)數(shù)器將計(jì)到的脈沖信號(hào)送至顯示器顯示，由于探測(cè)器2接收到的脈沖數(shù)與障礙物與探測(cè)器之間的距離及聲波速度有關(guān)，故適當(dāng)選擇參數(shù)可實(shí)現(xiàn)顯示器直接顯示障礙物的距離。
在本實(shí)用新型的電原理圖圖2中，2是探測(cè)器，1是發(fā)射器。安裝時(shí)，發(fā)射器1和探測(cè)器2均置于車尾，均采用并聯(lián)接法，可為一個(gè)，也可為多個(gè)。各元器件的聯(lián)接關(guān)系如圖所示，其主要元器件均采用集成電路，集成電路IC1由N1、N2、N3、N4、N5、N6組成，為一六倒相緩沖器轉(zhuǎn)換器(如CD4049集成電路)，集成電路IC2由N7、N8、N9、N10組成，為一二輸入四與非門施密特觸發(fā)器(如CD4093)，集成電路IC5由A1、A2、A3、A4組成(為一低功耗，四運(yùn)算放大器(如LM324)；集成電路IC6由N11、N12、N13組成，為一四異或門電路(如CD4030)；集成電路IC7由A5、A6組成，為低功耗，低失調(diào)電壓雙比較器(如LM393)；集成電路IC3、IC11、IC13為三端穩(wěn)壓器(如7805等)；集成電路IC8為計(jì)數(shù)、鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)器(四合一電路)(如ICM7224)；集成電路IC4為一14位串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)／分頻／振蕩器(如CD4060)；集成電路IC9為一單時(shí)基電路(如ICM7555)；集成電路IC11、IC13、IC3、A4組成供電系統(tǒng)，為各集成電路提供相應(yīng)工作電壓。本實(shí)用新型采用12V直流電壓供電，S1為總電源開關(guān)，S2為車用測(cè)距開關(guān)；S3為防盜報(bào)警開關(guān)；S4留用，可用作電子鐘等備用部件的開關(guān)，當(dāng)本機(jī)測(cè)距、報(bào)警部分工作時(shí)，先合上S1，再合S2，則該12V電源電壓直接加至IC1的電源腳1、IC5的電源腳4、IC7的電源腳8，為其提供工作電壓，為保證IC5的工作電源穩(wěn)定性，加入了旁路電容C4；又該12V電源電壓經(jīng)C3濾除脈動(dòng)電壓部分后，經(jīng)IC3三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，輸出5V直流電，經(jīng)電容器C5、C6濾波后，供IC2、IC4、IC6的14、16、14腳提供工作電壓，又經(jīng)R4、R5分壓，由C7濾波后，經(jīng)集成電路IC5的A4電壓跟隨器降壓后，形成2.5V的輸出電壓，一方面用作IC1的運(yùn)算放大器A1基準(zhǔn)電壓，另一方面用作接收探測(cè)器2的工作電壓。由于此時(shí)IC4的16腳獲5V的額定工作電壓，則IC4起振。由于聲波在正常大氣壓下以每秒341米的速度傳播，因此，通過調(diào)整W2、R11、C10組成的起振回路即(在C10、R11參數(shù)選下的情況下)調(diào)整W2的值使其振蕩頻率為17.05KHZ，該脈沖信號(hào)輸至IC8的34腳(CNT)，則計(jì)數(shù)器計(jì)到1個(gè)脈沖等于發(fā)射器1的聲波信號(hào)傳播2cm的距離所需時(shí)間，而這2cm距離正好等于聲波前進(jìn)1cm和返回1cm距離，故計(jì)數(shù)器計(jì)到的1個(gè)脈沖正好等于發(fā)射探頭(或接收探頭)發(fā)射或(接收)到的聲波前進(jìn)(或返回)1cm的距離。因此，計(jì)數(shù)器數(shù)到的計(jì)時(shí)脈沖個(gè)數(shù)正好等于發(fā)射探頭(或探測(cè)探頭)與目標(biāo)之間的以厘米計(jì)算的實(shí)際距離。與此同時(shí)IC4的輸出腳2(Q12)輸出2HZ，脈沖信號(hào)供IC8的33腳(RESET)，保證IC8正常計(jì)數(shù)，又Q12的輸出2HZ的脈沖信號(hào)經(jīng)C11、R2形成充放電回路，當(dāng)其處于高電平時(shí)，(約5V)，一方面使集成電路IC5的集成運(yùn)算放大器A1的同向輸入端3處于高電平(此時(shí)由于A1的反向輸入端2為設(shè)定工作電壓2.5V)，故A1翻轉(zhuǎn)，輸出一個(gè)高電平至集成電路IC7的A5(由于此時(shí)接收探頭2無信號(hào)輸入，故A5的輸入端2為低電平)，A5的輸出端1為高電平(同時(shí)此時(shí)IC2的與非門N8的兩輸入端也為高電平)，故由IC2的兩與非門N10、N9組成的施密特觸發(fā)器的輸出端10為高電平，該高電平加至IC8的31腳(CNTINH)，使IC8允許計(jì)數(shù)；又施密特觸發(fā)器的輸出端10的該高電平經(jīng)電容器C12耦合至IC6的異或門N11的輸入端1(該異或門的輸入端2接地)，故其輸出端3為高電平，使IC8的34腳(STORE)為高電平，保證IC8處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。另一方面，Q12輸出的該2HZ脈沖信號(hào)經(jīng)C11、R2充放電回路耦合到由IC2的與非門N7、R1、W1、C2組成的振蕩器回路，產(chǎn)生40KHZ的電振蕩，適當(dāng)調(diào)整W1的阻值，使輸出頻率經(jīng)比輸器A6(IC7，高電平為5V)配合于輸出電路(高電平為12V)，使之與發(fā)射探頭1的固有頻率(40KHZ)形成諧振，使輸出電流及功率達(dá)到最大值，該Q12的輸出2HZ脈沖信號(hào)，其高電平保證N7、R1、W1、C2組成的振蕩器回路在時(shí)序上(高電平)保證有0.3ms的發(fā)射(即12個(gè)脈沖)。聲波發(fā)射器的集成電路IC1的6個(gè)倒相緩沖轉(zhuǎn)換器(N1、N2、N3、N4、N5、N6)輸出采用全橋式接法，使探頭1的有效電壓加倍，在停止發(fā)射期間，電容器C1阻塞輸入信號(hào)中的直流成份，為使觸發(fā)脈沖取得最大能量，IC1電源端直接接入12V電源。至此，整個(gè)電路完成探測(cè)脈沖的發(fā)射過程和發(fā)射脈沖的計(jì)數(shù)過程。
當(dāng)發(fā)射器1發(fā)射出去的聲波信號(hào)遇到車尾移動(dòng)目標(biāo)或其它障礙物時(shí)，則該聲波反射回來，由接收探測(cè)器2接收轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(為40KHZ的脈沖信號(hào))，該脈沖信號(hào)經(jīng)A3進(jìn)行交流放大后輸至比較器A5(脈沖信號(hào)比較)，由于在發(fā)射期間A5的輸入端3為高電平，故當(dāng)A3放大后脈沖信號(hào)為高電平時(shí)，A5翻轉(zhuǎn)，輸出一個(gè)低電平，使N8、N9、N10組成的RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使IC8的31腳(CNTINH)由高電平轉(zhuǎn)為低電平，禁止IC8計(jì)數(shù)，又N8、N9、N10組成的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，該低電平使R13、C12組成的電路通過電容器C12放電，使異或門N11的輸入腳1變?yōu)榈碗娖?，因而使N11的輸出為低電平，使IC8的34腳(STORE)由高電平變?yōu)榈碗娖?，?dǎo)致計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到IC8的輸出鎖存器中，使IC8中的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到的脈沖信號(hào)由輸出鎖存器驅(qū)動(dòng)顯示器進(jìn)行顯示，顯示器顯示出的脈沖個(gè)數(shù)(即從發(fā)射器1發(fā)射出聲波到探測(cè)器2探測(cè)到其回波這段時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器IC8計(jì)數(shù)到的IC4(Q12)端發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù))，即為障礙物與車尾探測(cè)器之間以厘米計(jì)算的實(shí)際距離。由于此時(shí)IC8處于鎖存顯示狀態(tài)，IC8停止計(jì)數(shù)，故顯示器處于穩(wěn)定顯示狀態(tài)，至此，完成目標(biāo)距離的顯示過程。由于IC4的輸出Q12其方波信號(hào)的頻率為2HZ，因而如果車尾目標(biāo)不發(fā)生移動(dòng)，則本實(shí)用新型顯示的目標(biāo)距離將保持在各周期內(nèi)都不變，如果車尾目標(biāo)(障礙物)是移動(dòng)的，則顯示器顯示的目標(biāo)距離隨著移動(dòng)的距離變動(dòng)，不斷跟蹤目標(biāo)距離，以起到提醒駕駛員操作的目的。
本實(shí)用新型的測(cè)距報(bào)警功能是這樣實(shí)現(xiàn)的(見圖2)，當(dāng)本實(shí)用新型處于聲波發(fā)射工作狀態(tài)時(shí)，由于此時(shí)由N8、N9、N10組成的RS觸發(fā)電路的輸出端為高電平(即CNTNH為高電平)，該高電平加至IC9的2腳，使IC9的輸出腳3為低電平，故此時(shí)二極管D6、D7不發(fā)光，二蜂鳴器不響；當(dāng)本實(shí)用新型處于接收工作狀態(tài)時(shí)，因此時(shí)N8、N9、N10組成的RS觸發(fā)器輸出為低電平，該低電平加至IC9的2腳，故IC9的輸出腳3翻轉(zhuǎn)，變?yōu)楦唠娖?，此時(shí)二發(fā)光二極管D6、D7發(fā)光提醒駕駛員注意，同時(shí)二蜂鳴器發(fā)出蜂鳴報(bào)警聲，實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。
本實(shí)用新型探測(cè)過程中各有關(guān)集成電路的工作時(shí)序圖見圖3，IC4的輸出Q12端的波形為2HZ脈沖信號(hào)，在Q12為高電平時(shí)，N7、R1、W1、C2組成的振蕩電路的輸出經(jīng)A6比較器后輸出0.3ms的脈沖振蕩信號(hào)，圖中A6－7代表A6第7腳的輸出信號(hào)的波形，該脈信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)經(jīng)發(fā)射器1向外發(fā)射，探測(cè)器2探測(cè)到該聲波信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換為40KHZ電脈沖信號(hào)輸至放大器A3，使A3的輸出成為一脈沖信號(hào)，圖中A3－8表示放大器A3的8腳輸出信號(hào)波形；在該脈沖信號(hào)的上升沿，IC8內(nèi)部禁止輸入信號(hào)即圖中的信號(hào)波形10向高電平翻轉(zhuǎn)，存儲(chǔ)輸入信號(hào)即圖中的信號(hào)波形11向低電平翻轉(zhuǎn)，當(dāng)沒有探測(cè)信號(hào)輸入時(shí)，IC8內(nèi)部禁止輸入信號(hào)即圖中的信號(hào)波形12和存儲(chǔ)輸入信號(hào)即圖中民信號(hào)波形13均在Q12的下降沿翻轉(zhuǎn)。
本實(shí)用新型的防盜報(bào)警功能是這樣實(shí)現(xiàn)的，如圖4所示，集成電路IC12由A8、A9、A10組成為一四運(yùn)算放大器(如IN4148)，IC10由A7組成，為一高增益單運(yùn)算放大器(如A3140)，IC14為一單時(shí)基電路(如ICM7555)。IC11的輸出電壓(9V)為A7、A8、A9、A10提供工作電壓，IC13的輸出電壓(5V)為A10提供基準(zhǔn)電壓，工作時(shí)，合上S3，則IC14及其外圍電阻W4、電容器C25、C26組成的CMOS振蕩器通過調(diào)整參數(shù)(W4阻值)可產(chǎn)生滿幅方波振蕩信號(hào)(頻率為40KHZ)并驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射器T連續(xù)發(fā)射40KHZ的超聲波信號(hào)(該信號(hào)(在選定C25、C26參數(shù)時(shí))可通過調(diào)節(jié)W4獲得)，超聲波接收器R和AA8、A9連同比輸器A10組成接收機(jī)，當(dāng)有人撬動(dòng)車門或進(jìn)入車內(nèi)時(shí)，則發(fā)射器T發(fā)出的聲波信號(hào)遇到人體發(fā)生反射，由超聲波多普勒效應(yīng)，反射回來的超聲波會(huì)發(fā)生頻率偏移，則超聲波接收器R將接收到二個(gè)不同頻率組成的拍頻(40KHZ和偏移頻率)，此拍頻信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器A放大和D8檢波后濾掉40KHZ的信號(hào)，由C19、R27組成的低通濾波器檢出多普勒信號(hào)，再經(jīng)運(yùn)算放大器A8放大，D9、D10整流后，將多普勒信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電平，再經(jīng)過運(yùn)放A9進(jìn)行對(duì)數(shù)放大后，送至比較器A10，由于基準(zhǔn)電壓為5V，當(dāng)放大信號(hào)超過5V時(shí)(即高電平)，比較器A10翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，推動(dòng)三極管BG導(dǎo)通，使繼電器線圈J得電，吸合觸點(diǎn)。由于觸點(diǎn)是并接在汽車?yán)入娐返拈_關(guān)接鈕上，故使汽車?yán)茸詣?dòng)鳴號(hào)，以示報(bào)警，直至目標(biāo)離開發(fā)射區(qū)才停止。當(dāng)無人進(jìn)入車內(nèi)時(shí)，由于電路設(shè)計(jì)，使A10的輸入比較電壓低于5V(約3V)，故比較器A10不工作，無報(bào)警信號(hào)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)進(jìn)行倒車時(shí)，可以指示車后目標(biāo)距離，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，利于駕駛員進(jìn)行必要的操作，且不增加駕駛員的操作負(fù)擔(dān)，當(dāng)有外人入車時(shí)，可以鳴喇叭進(jìn)行報(bào)警，起到防盜作用。
實(shí)施例按本實(shí)用新型技術(shù)解決方案設(shè)計(jì)的一種車用測(cè)距、防盜雷達(dá)，其外殼全部采用塑料件，集成電路IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9、IC10、IC11、IC12、IC13、IC14分別采用CD4049、CD4093、7805、CD4060、LM324、CD4030、LM393、ICM7224、ICM7555、CA3140、7809、LM324、7805、ICM7555，發(fā)射器采用T40－16K，接收器采用R40－16K，數(shù)碼管采用LTS546R，其它均為市售電阻電容二極管，三極管BG采用了DG8，蜂鳴器采用HMBOSM，其有效測(cè)量距離為人≤3m，物體≤5m，防盜距離人≤2m。
權(quán)利要求1.一種車用測(cè)距、防盜雷達(dá)，由測(cè)距顯示、報(bào)警和防盜報(bào)警二部分組成，包括IC1-IC14十四塊集成電路以及聲波發(fā)射器、接收器、數(shù)碼管、蜂鳴器等；其特征在于六倒向緩沖轉(zhuǎn)換器IC1的二輸出端2和4(N1的2和N2的4)接發(fā)射器1的負(fù)極，其二輸出端12和15(N5的12和N6的15)接該發(fā)射器1的正端；探測(cè)器2的正端接低功耗四運(yùn)算放大器IC5的輸出腳14(A4的輸出端14)，負(fù)端接人一電阻R9后人其輸入端9(A3的輸入端9)；14位串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻/振蕩器IC4的2腳(Q12)接入IC8的33腳(RESET)，又接入電容器C11后接至IC2的1腳(N7的輸入腳1)，其9腳(CIC)接入計(jì)數(shù)、鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)器IC8的34腳(CNT)，接入電容C10和電阻R12后與其11腳(RS)相接，電容器C10與電阻R12的接點(diǎn)間接入由可變電阻W2和電阻R11組成的串聯(lián)回路后接入14位串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻/振蕩器IC4的10腳(RiS)；二輸入四與非門施密特觸發(fā)器IC2的2腳(N7的輸入腳2)接入電容器C2后接地，其輸出腳3(N7的輸出)接入由電阻R1和可變電阻W1組成的串聯(lián)回路后接至其2腳(N7的輸入腳2)，又其1腳(N7的輸入端1)接至低功耗、四運(yùn)算放大器IC5的輸入腳3(A1的輸入端3)，該低功耗、四運(yùn)算放大器IC2的另一輸入端2(A2的輸入端2)接至低功耗低失調(diào)電壓雙比較器IC7的6腳(A6的輸入端6)；二輸入器與非門施密特觸發(fā)器IC2的輸出腳10(N9的輸出端10)接入電容器C12和R13組成的串聯(lián)回路后至5V電源(即三端穩(wěn)壓器IC13的輸出端)，又直接接至計(jì)數(shù)、鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)器IC8的31腳(CNTINH)，單時(shí)基電路IC9的2腳；電容器C12和R13的接點(diǎn)間接入四異或門電路IC6的1腳(N11的輸入端)，IC6的2腳(N11的輸入端2)接地，其輸出端3接入計(jì)數(shù)、鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)器IC8的34腳(STORE)；單時(shí)基電路IC14的3腳串接可變電阻W4后接人其2腳，其6腳和5腳分別接入電容器C26和C25后接至地，又在其3腳和地之間接有一發(fā)射器T；三端穩(wěn)壓器IC11的輸出端(9V)串聯(lián)電阻R22和R23后接入一接收器R至地；低功耗，四運(yùn)算放大器IC12的輸人端12(A10的輸人端12)接至其8腳(A9的輸出端8)，其13腳(A10的另一輸入端13)接比較電平(5V)；三極管BG的集電極串人一繼器線圈后至三端穩(wěn)壓器IC11的輸出(9V)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之雷達(dá)，其特征在于14位串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)／分頻／振蕩器IC2的外接電阻R12、W2、R11、C10的參數(shù)選擇使其振蕩輸出頻率(即其9腳輸出)為17.05KHZ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之雷達(dá)，其特征在于二輸入四與非門施密特觸發(fā)器IC2的輸出端3(N7的輸出)和輸入端2(N7的輸入端2)中所接電阻R1、W1及其2端(N7的輸入端2)所接的電容器C2的參數(shù)選擇使其能產(chǎn)生0.3ms振蕩脈沖信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述之雷達(dá)，其特征在于二輸入四與非門施密特觸發(fā)器IC2的外接電阻W4、電容器C25、C26、的參數(shù)選擇使其產(chǎn)生頻率為40KHZ滿幅方波振蕩信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述之雷達(dá)，其特征在于繼電器J的二觸點(diǎn)并接在汽車?yán)鹊陌粹o開關(guān)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述之雷達(dá)，其特征在于其發(fā)射器和接收器R是配對(duì)的。
專利摘要一種車用測(cè)距、防盜雷達(dá)，由集成電路IC
文檔編號(hào)G01S17/88GK2140530SQ9221853
公開日1993年8月18日 申請(qǐng)日期1992年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月19日
發(fā)明者桑玉根, 張亞忠 申請(qǐng)人:南京無線電一廠