CN1013914B - 自动检测电视观看距离装置的电路图 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一自动检测观看电视距离的装置，它利用电视机的超声波发射部分发射超声波的瞬间，与电视机的超声波接收部分接收到位于电视机前方的物体所反射的超声波的瞬间之间的时间差，来检测一电视观众是否处于电视机前规定距离之内。

Description

本发明是关于一检测电视观众是否处于电视机前规定距离之内的自动检测电视观看距离装置，尤其是关于一利用该电视机的超声波发射部分发射出超声波的瞬间与由位于电视机前一物体反射的超声波被超声波接收部分接收的瞬间之间的时间差，来检测一电视观众是否处于电视机前规定距离之内的自动检测电视观看距离装置。

通常，当一电视观众在观看电视时距离过近，他的视力将会被电视画面产生的紫外线所减弱。

因此，需要检测电视观众是否处于电视机前规定距离以内，并告知他须后移到规定距离以外。

在其前部装有超声波发射和接收部分的传统电视机中，从其超声波发射部分发射超声波，超声波由位于电视机前的物体上反射回去，然后由超声波接收部分接收。此时，根据超声波接收部分接收到的超声波信号强度便可测定电视机与物体间的距离。但是，这种传统装置的缺点在于，从物体反射的超声波信号的强度因位于电视机前物体的物理特性而有相当大的变化，从而不能正确地测量电视机与物体间的距离，同时也降低了其可靠性。

本发明是为了解决上述传统装置的缺陷。本发明的目的是提供一用于正确测量电视机和位于其前方的物体间距离并与该物体物理特性无关的自动检测电视观看距离装置。

根据本发明，本发明的目的之实现是通过利用超声波的恒定传输速度，测出超声波从超声波发射部分发射出去到由物体反射后超声波接收部分接收的时间，根据测出的时间便可得到电视机和物体间的距离。

下面将通过实例并参考附图对本发明的实施例及其工作效果作一详述，附图中：

图1为根据本发明自动检测电视观众距离装置的电路图

图2为叙述图1电路工作各部分的输出波形。

如图1所示，在本发明自动检测电视观看距离装置电路中，将产生不同周期脉冲信号的脉冲振荡器1、2的输出端通过与门3与晶体管Q₁的基极相联。将晶体管Q₁的发射极与晶体管Q₂的基极相联，并将超声波振荡器4与晶体管Q₂的集电极相联，构成超声波发射部分10。将接收超声波信号的微音器5与电阻R₁₄相联，与此同时将电阻R₁₅与运算放大器6的倒相输入端相联，构成超声波接收部分20。

另外，将晶体管Q₃的集电极与电容C₁和晶体管Q₄的集电极相联，利用电阻R₅至R₇和运算放大器7，从晶体管Q₃取得一恒定电流，将晶体管Q₄的基极通过电阻R₄与所述超声波发射部分10的脉冲振荡器2的输出端相联，构成锯齿波发生器30。将锯齿波发生器30的输出端通过电阻R₈与比较放大器8的倒相输入端相联，将电阻R₉与R₁₀的联接点与比较放大器8的非倒相输入端相联，构成矩形波转换部分40。将矩形波转换部分40的输出端和所述超声波接收部分20的输出端联接到与门9的输入端，与门9的输出端通过电阻R₁₁与电容C₂相联，将电阻R₁₁和电容C₂的连接点通过电阻R₁₂与电阻R₁₃相联，构成电视观看距离测定部分50。将电视观看距离测定部分50的输出端通过延迟部分60与视频放大部分70的视频放大晶体管Q₅相联，构成50的输出部分。

下面将对本发明的工作效果作一详述。

超声波发射部分10的脉冲振荡器1输出如图2（A）所示的脉冲振荡信号，脉冲振荡器Q₂输出如图2（B）所示的脉冲振荡信号。因而，与门3的输出端便输出如图2（C）所示的脉冲信号，并且这些脉冲信号通过电阻R₁控制晶体管Q₁和Q₂的导通与截止，从而使超声波振荡器4产生超声波并向电视机前方发射出去。位于电视机前的电视观众或物体所反射的超声波由超声波接收部分20的微音器5接收。

另一方面，由于超声波的传播速度为恒定声速（340米/秒），故从超声波射向反射物体的瞬间起至超声波接收部分20接收到反射的超声波的瞬间止的这段时间是与超声波发射部分10和反射物体间距离的两倍成正比。此时，由超声波发射部分10的脉冲振荡器2输出的振荡信号，通过电阻R₄控制锯齿波发生器30的晶体管Q₄的导通和截止，使锯齿波发生器30从其输出端输出如图2（D）所示的持续锯齿波信号。

这就是说，当脉冲振荡器2输出低电平信号时，晶体管Q₄截止，电容C₁以恒流源部分所提供的恒定电流来充电，该恒流源包括电阻R₅至R₇、运算放大器7和晶体管Q₃，因而使电容C₁的充电电压上升。当脉冲振荡器2输出高电位脉冲信号时，晶体管Q₄导通，电容C₁的充电电压通过晶体管Q₄迅速放电，在锯齿波发生器30的输出端输出如图2（D）所示的持续锯齿波信号。将锯齿波发生器30输出的锯齿波信号通过电阻R₈加至比较放大器8的倒相输入端，并与加至比较放大器8的非倒相输入端的参考电压Vref相比较，比较放大器8的输出端输出如图2（E）所示的矩形波信号。矩形波转换器40输出的矩形波信号的高电位状态时间T₁和低电平状态时间T₂由电阻R₉和R₁₀的阻值确定的参考电压Vref决定。

将矩形波转换器40输出的恒定周期矩形波信号加至电视观看距离测定部分50的与门9的一个输入端上。另一方面，如上所述，若此时电视机前有人观看或有反射物体时，则超声波信号由超声波接收部分20的微音器5接收，接收的超声波信号由运算放大器6倒相和放大，加至电视观看距离测定部分50的与门9的另一个输入端上。然而，如上所述，从超声波自超声波发射部分10发射的瞬间起至超声波被接收部分20接收的瞬间上的这段传输时间与电视机和反射物体距离的两倍成正比;故运算放大器6的输出端输出的超声波传输信号延迟了一规定时间。换言之，图2（F₁）的波形表示当反射物体位于电视机很近距离时，运算放大器6输出的脉冲信号，该信号的延迟与距离成正比的从t₁到t₂的已知时间。图2波形（F₂）表示当反射物体位于电视机前很远距离时，运算放大器输出的脉冲信号，该信号延迟了与该距离成正比的从t₁到t₂′的已知时间。因此，在此瞬间，如果图2（F₁）中所示的高电位脉冲信号在下期间内自超声波接收部分20输出时，则与门9输出一高电位信号（如图2（G）所示），该信号通过电阻R₁₁对电容C₂充电，从而在电视观看距离测定部分50端输出一高电位信号。但是，如果超声波接收部分20接收到超声波信号的时间延迟到T₂期间，才在其输出端输出一高电位信号（如图2（F₂）所示）时，则矩形波转换器40输出一低电位信号，从而与门9输出端持续输出低电位信号，使电视观看距离测定部分50也输出低电位信号。

由上面的叙述可知，只有当反射物体位于电视机前规定距离之内时，电视观看距离测定部分50的输出端才输出一高电位信号。

将电视观看距离测定部分50输出的高电位信号加至延迟部分60。

当高电位信号持续加至延迟部分60输入端的时间超过规定延迟时间T₃，延迟部分60才输出一如图2（H）所示的高电位信号，该高电位信号通过二极管D₁使视频放大部分70的视频放大晶体管Q₅截止，使得电视机无画面出现，并使电视观众知道他正处于电视机前规定距离之内。

当电视观众觉察到这一情况后，他向后移到该规定距离之外时，与门9的输出端将持续输出低电位信号，从而使充电电容C₂的充电电压放电，电视观看距离测定部分50的输出端将输出一低电位信号。因此，延迟部分60的输出端也输出一低电位信号，且视频放大部分70被正常驱动。

上述中，为了使电视观众有时间手动调整所收看的电视图像，当加至延迟部分60上的高电位信号的时间超过规定时间T₃时，延迟部分60才输出一高电平信号。

如上所述，根据本发明，能够采用从超声波发射部分射出超声波，经一反射物体反射后，到由超声波接收部分接收的这段时间，测定出电视观众是否处于电视机前规定距离之内，并能正确地检测电视观看距离，而与反射物体所反射的超声波信号的大小无关。

Claims (1)

1、一用于自动检测电视观看距离的装置，其中超声波发射部分10发射的超声波经位于电视机前方的物体反射后由超声波接收部分20接收，其特征在于：

所述装置包括一锯齿波发生器30，用于产生所述超声波发射部分10振荡输出超声波的瞬间相同步的锯齿波；一用于将所述锯波发生器30输出的锯齿波信号转换成矩形波信号的矩形波转换器40；一用于在所述矩形波转换器40输出为高电位信号的期间内所述超声波接收部分20输出(高电位)信号时，输出一作为电视观看距离测定信号的高电位信号的电视观看距离测定部分50；和一用于在到达或迟于规定时间以后，所述电视观看距离测定部分50输出高电位信号，输出一高电位信号，以停止视频放大部分70的驱动的延迟部分60。

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