CN110749887A - 感应开关模组和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种感应开关模组，包括超声波传感器和控制模块。超声波传感器用于探测待测目标的距离并生成测量信号。控制模块包括驱动电路、第一开关和第二开关，驱动电路与超声波传感器电连接，第一开关的受控端和第二开关的受控端分别与驱动电路电连接，第一开关用于连通指示模块的供电回路，第二开关用于连通受控模块的供电回路。如此，在超声波传感器检测到有待测目标时，感应开关模组不仅能够控制指示模块运行，方便用户直观地了解到超声波传感器的探测范围内有待测目标存在，还能够控制受控模块运行，因此用户在了解到有待测目标时，无需手动控制受控模块运行，触发模式更加简单和便捷，也满足了用户的多种输出需求。

Description

感应开关模组和电子装置

技术领域

本发明涉及超声波测距技术领域，特别是涉及一种感应开关模组和电子装置。

背景技术

数字探头作为测距传感器中最常使用的部分，广泛应用于工业、安防、家电等领域中。但传统的数字探头在某些方面存在技术缺陷，而超声波数字探头由于其具有稳定、防水等优良的电气性能以及较大的检测范围，弥补了传统数字探头的不足。

然而，传统的超声波数字探头在探测后，其输出结果通常只能显示有无待测目标，输出结果比较单一。

发明内容

基于此，有必要针对传统的超声波数字探头输出结果比较单一的问题，提供一种感应开关模组和电子装置。

一种感应开关模组，包括超声波传感器和控制模块。

所述超声波传感器用于探测待测目标的距离并生成测量信号。所述控制模块包括驱动电路、第一开关和第二开关，所述驱动电路与所述超声波传感器电连接，所述第一开关的受控端和所述第二开关的受控端分别与所述驱动电路电连接，所述第一开关用于连通所述指示模块的供电回路，所述第二开关用于连通所述受控模块的供电回路。

上述感应开关模组中，控制模块的驱动电路与超声波传感器电连接，第一开关与指示模块电连接，第二开关与受控模块电连接，当驱动电路接收到超声波传感器的测量信号时，驱动第一开关连通指示模块的供电回路，并驱动第二开关连通受控模块的供电回路。如此，在超声波传感器检测到有待测目标时，感应开关模组不仅能够控制指示模块运行，方便用户直观地了解到超声波传感器的探测范围内有待测目标存在，还能够控制受控模块运行，因此用户在了解到有待测目标时，无需手动控制受控模块运行，触发模式更加简单和便捷，也满足了用户的多种输出需求。

在其中一个实施例中，所述第二开关包括晶体管；所述受控模块的输入端与电源电连接，所述受控模块的输出端与所述晶体管的第一开关端电连接，所述晶体管的受控端与所述驱动电路电连接，所述晶体管的第二开关端接地。

在其中一个实施例中，所述晶体管包括MOS管，所述晶体管的受控端为所述MOS管的栅极，所述第一开关端为所述MOS管的源极，所述第二开关端为所述MOS管的漏极。

在其中一个实施例中，所述指示模块包括LED指示灯，所述LED指示灯的正极用于与电源电连接，所述LED指示灯的负极与所述第一开关电连接。

在其中一个实施例中，所述感应开关模组还包括外壳、电路板和传感器固定座；所述电路板和所述传感器固定座容置在所述外壳内，所述控制模块设置在所述电路板上，所述超声波传感器固定在所述传感器固定座内。

在其中一个实施例中，所述超声波传感器包括第一超声波传感器和第二超声波传感器；所述第一超声波传感器用于发射超声波，所述第二超声波传感器用于接收经所述待测目标反射后的超声波，以探测所述待测目标的距离。

在其中一个实施例中，所述传感器固定座包括顶壁和侧壁，所述顶壁设置在所述侧壁上，所述顶壁和所述侧壁共同形成收容腔；所述顶壁上开设有间隔的第一贯穿孔和第二贯穿孔，所述第一超声波传感器容置在所述收容腔内并从所述第一贯穿孔暴露，所述第二超声波传感器容置在所述收容腔内并从所述第二贯穿孔暴露。

在其中一个实施例中，所述感应开关模组还包括填充件，所述填充件设置在所述超声波传感器和所述传感器固定座之间。

一种电子装置，包括指示模块、受控模块和如上述任意一个实施例中的感应开关模组。

在其中一个实施例中，所述电子装置还包括指示模块固定座，所述感应开关模组的外壳开设有通孔，所述指示模块固定座容置在所述外壳内，所述指示模块固定在所述指示模块固定座内并从所述通孔中暴露。

附图说明

图1为本发明在一个实施例中的电子装置和感应开关模组的结构示意图；

图2为本发明在一个实施例中的感应开关模组的结构示意图；

图3为本发明在一个实施例中的第二开关输出端的输出状态示意图；

图4为本发明在一个实施例中的感应开关模组的立体示意图；

图5为本发明在一个实施例中的感应开关模组的爆炸示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

请参阅图1，本发明提供一种感应开关模组100，包括超声波传感器10和控制模块20。

超声波传感器10用于探测待测目标的距离并生成测量信号。控制模块20包括驱动电路21、第一开关22和第二开关23，驱动电路21与超声波传感器10电连接，第一开关22的受控端和第二开关23的受控端分别与驱动电路21电连接，第一开关22用于连通指示模块210的供电回路，第二开关23用于连通受控模块220的供电回路。

超声波传感器10用于发射超声波，然后通过处理接收到经待测目标反射后的超声波，能够计算出待测目标的距离，并生成测量信号，测量信号表示当前的超声波传感器10检测到待测目标存在。其中，该距离可以为超声波传感器10与待测目标之间的距离，也可以为感应开关模组100所在的电子装置200与待测目标之间的距离，例如车辆与待测目标之间的距离。在其中一个实施例中，通过公式计算出待测目标与超声波传感器10之间的距离：L＝V*T/2，其中，L为距离，V为超声波的传播速度(在温度为15℃时，空气中的声音传播速度为350m/s)，T为超声波的飞行时间。

控制模块20包括驱动电路21、第一开关22和第二开关23。驱动电路21与超声波传感器10电连接，并分别电连接第一开关22的受控端和第二开关23的受控端。第一开关22和第二开关23分别电连接不同的输出，第一开关22电连接指示模块210，第二开关23电连接受控模块220。

其中，感应开关模组100适用于工业、安防、家电等领域。受控模块220为与指示模块210不同的模块。根据感应开关模组100的应用场景，受控模块220为不同的模块。以安防领域为例，感应开关模组100可用作探测目标区域是否有待测目标，受控模块220可以为报警模块、消防模块等；又以家电领域，受控模块220可以为家电设备(例如扫地机器人、室内灯、空调等)。如此，当超声波传感器10探测到有待测目标时，受控模块220自动触发运行。在一个实施例中，控制模块20还用于控制超声波传感器10运行。

在感应开关模组100工作时，若超声波传感器10检测到待测目标，生成的测量信号传输至驱动电路21，驱动电路21分别向第一开关22的受控端和第二开关23的受控端传输驱动信号。在驱动信号的作用下，第一开关22连通指示模块210的供电回路，指示模块210运行；第二开关23连通受控模块220的供电回路，受控模块220运行。若超声波传感器10没有检测到待测目标，则不输出测量信号，驱动电路21不输出驱动信号，指示模块210的供电回路和受控模块220的供电回路均断开，指示模块210和受控模块220均不运行。

请继续参阅图1，本发明还提供一种电子装置200，包括指示模块210、受控模块220和感应开关模组100。

电子装置200适用于工业、安防、家电等领域。以安防领域为例，感应开关模组100可用作探测目标区域是否有待测目标，受控模块220可以为报警模块、消防模块等，电子装置200为能够自动监测报警的监控设备；又以家电领域，受控模块220可以为家电设备(例如扫地机器人、室内灯、空调等)，电子装置200为自动识别用户并控制家电设备运行的智能家电。

上述感应开关模组100和电子装置200中，控制模块20的驱动电路21与超声波传感器10电连接，第一开关22与指示模块210电连接，第二开关23与受控模块220电连接，当驱动电路21接收到超声波传感器10的测量信号时，驱动第一开关22连通指示模块210的供电回路，并驱动第二开关23连通受控模块220的供电回路。如此，在超声波传感器10检测到有待测目标时，感应开关模组100不仅能够控制指示模块210运行，方便用户直观地了解到超声波传感器10的探测范围内有待测目标存在，还能够控制受控模块220运行，因此用户在了解到有待测目标时，无需手动控制受控模块220运行，触发模式更加简单和便捷。而且用户可以根据需求的不同，选择不一样的输出方式，满足了用户的多种输出需求。

请参阅图2，在其中一个实施例中，第二开关23包括晶体管231。受控模块220的输入端与电源1电连接，受控模块220的输出端与晶体管231的第一开关端电连接，晶体管231的受控端与驱动电路21电连接，晶体管231的第二开关端接地。

第二开关23采用开漏输出的方式，其中，晶体管231的第一开关端为第二开关23的GPIO输出端，受控模块220作为上拉电阻，其输入端与电源1连接，输出端与GPIO输出端电连接。请结合图3，在感应开关模组100工作时，若超声波传感器10没有检测到待测目标，驱动电路21不输出驱动信号，晶体管231的第一开关端和第二开关端不导通，第二开关端不接地，晶体管231的第一开关端一直保持高电平，即GPIO输出端一直输出高电平，此时受控模块220的输入端和输出端无电流通过。若超声波传感器10检测到待测目标，驱动电路21向晶体管231传输驱动信号，使得晶体管231的第一开关端和第二开关端导通，第二开关端接地，晶体管231的第一开关端被拉低至低电平，即GPIO输出端输出低电平，此时受控模块220的输入端和输出端有电流通过。如此，本实施例的第二开关23通过采用开漏输出的方式，利用低电压控制受控模块220的正常运行，尤其是受控模块220为高电压模式时，对受控模块220的控制更加安全。

在其中一个实施例中，晶体管231包括MOS管。晶体管231包括MOS管，晶体管231的受控端为MOS管的栅极，第一开关端为MOS管的源极，第二开关端为MOS管的漏极。

在感应开关模组100工作时，若超声波传感器10没有检测到待测目标，驱动电路21不输出驱动信号，MOS管的源极和漏极不导通，漏极不接地，MOS管的源极一直保持高电平，即GPIO输出端一直输出高电平，此时受控模块220的输入端和输出端无电流通过。若超声波传感器10检测到待测目标，驱动电路21向MOS管传输驱动信号，使得MOS管的源极和漏极导通，漏极接地，MOS管的源极被拉低至低电平，即GPIO输出端输出低电平，此时受控模块220的输入端和输出端有电流通过。

在另外一个实施例中，MOS管可以用三极管代替。具体的，晶体管231的受控端为三极管的基极，第一开关端为三极管的集电极，第二开关端为三极管的发射极。

当然，第二开关23还可以其他能够实现开漏输出的电路，在此不做具体限定。

请参阅图2，在其中一个实施例中，指示模块210包括LED指示灯211，LED指示灯211的正极用于与电源2电连接，LED指示灯211的负极与第一开关22电连接。

在感应开关模组100工作时，若超声波传感器10没有检测到待测目标，驱动电路21不输出驱动信号，第一开关22不连通LED指示灯211的供电回路，LED指示灯211为熄灭状态；若超声波传感器10检测到待测目标，驱动电路21输出驱动信号，第一开关22连通LED指示灯211的供电回路，LED指示灯211为点亮状态。如此，用户可以通过LED指示灯211，直观地了解到超声波传感器10的探测范围内是否有待测目标存在。

在其中一个实施例中，第一开关22为MOS管、三极管等晶体管，其具体的连接方式可参见第二开关23的晶体管231与受控模块220的连接方式。请参阅图2，以MOS管为例，指示模块210的输入端与电源2电连接，指示模块210的输出端与MOS管的源极电连接，MOS管的栅极与驱动电路21电连接，MOS管的漏极接地。如此，第一开关22也采用开漏输出的方式，对指示模块210的控制更加安全。

在其中一个实施例中，指示模块210的输入端所连接的电源2与受控模块220所连接的电源1可以为同一个电源，也可以为不同电源。

请参阅图4和图5，在其中一个实施例中，感应开关模组100还包括外壳30、电路板40和传感器固定座50。电路板40和传感器固定座50容置在外壳30内，控制模块20设置在电路板40上，超声波传感器10固定在传感器固定座50内。

外壳30为容置在其内部的元器件提供防水、防尘等保护。电路板40和传感器固定座50容置在外壳30内。电路板40用于电连接各个元器件，控制模块20的驱动电路21通过电路板40分别与超声波传感器10、第一开关22的受控端和第二开关23的受控端电连接。传感器固定座50用于固定超声波传感器10，如此，以防超声波传感器10在振动时出现移位，而对测量造成影响。

请继续参阅图4和图5，在其中一个实施例中，超声波传感器10包括第一超声波传感器11和第二超声波传感器12。第一超声波传感器11用于发射超声波，第二超声波传感器12用于接收经待测目标反射后的超声波，以探测待测目标的距离。

由于单个超声波传感器的自身物理特性，在发射超声波时会有伴随着余震的产生，从而导致盲区存在，即在近距离时，单个超声波传感器无法测量到距离，在一些注重近距离监测的场合和宽测量范围，单个超声波传感器的应用受限。

本实施例中，采用双超声波传感器的方式，其中一个超声波传感器10用于发射超声波，另外一个超声波传感器10用于接收前者发射的且经待测目标反射的超声波，有效地降低了传统测量机制中的单个超声波传感器进行收发时因自身物理特性所引入的余震导致的盲区影响，优化了感应开关模组100的近距离检测能力、实现了零盲区检测，同时又保证了远距离的检测能力。

请参阅图5，在其中一个实施例中，传感器固定座50包括顶壁51和侧壁52，顶壁51设置在侧壁52上，顶壁51和侧壁52共同形成收容腔。顶壁51上开设有间隔的第一贯穿孔53和第二贯穿孔54，第一超声波传感器11容置在收容腔内并从第一贯穿孔53暴露，第二超声波传感器12容置在收容腔内并从第二贯穿孔54暴露。

收容腔用于容置第一超声波传感器11和第二超声波传感器12。第一贯穿孔53用于暴露第一超声波传感器11，如此，第一超声波传感器11发射的超声波可以在穿过第一贯穿孔53后，向外部环境发射。第二贯穿孔54用于暴露第二超声波传感器12，如此，第二超声波传感器12能够接收在来自外部环境中并穿过第二贯穿孔54后的超声波。

在其中一个实施例中，第一贯穿孔53的形状与第一超声波传感器11的发射端的形状对应，第二贯穿孔54的形状与第二超声波传感器12的接收端的形状对应，例如均为圆形、椭圆形。如此，传感器固定座50不会阻挡超声波传感器10收发超声波，也可以防止第一贯穿孔53和第二贯穿孔54因尺寸过大，而导致第一超声波传感器11和第二超声波传感器12分别从第一贯穿孔53和第二贯穿孔54漏出。

请参阅图5，在其中一个实施例中，传感器固定座50还包括固定卡勾55，固定卡勾55向传感器固定座50的内部延伸，固定卡勾55用于固定电路板40。

在一个例子中，电路板40可部分或全部容置在收容腔内。在安装过程中，先把第一超声波传感器11和第二超声波传感器12分别对准第一贯穿孔53和第二贯穿孔54，然后安放在收容腔内，再将电路板40放入收容腔内，以使电路板40部分或全部安放在收容腔内，最后把传感器固定座50安放在外壳30内。此时，固定卡勾55抵触电路板40，可防止电路板40移位，以使第一超声波传感器11和第二超声波传感器12与电路板40件的连接稳固可靠。

在另一个例子中，电路板40安放在收容腔外，固定卡勾55包括相互连接的第一支臂和第二支臂。第一支臂向传感器固定座50的外部延伸，第二支臂向传感器固定座50的中心延伸。

具体的，固定卡勾55为“L”状结构，第一支臂和第二支臂共同用于固定电路板40。在安装过程中，将电路板40放置在第一支臂和第二支臂所围成的空间内。

在其中一个实施例中，固定卡勾55的数量为多个，多个固定卡勾55间隔设置。

在本实施例中，多个表示两个或两个以上。以图5为例，固定卡勾55的数量为四个，四个固定卡勾55分别位于侧壁52的四角，如此，超声波传感器10与电路板40之间的连接更加牢靠。当然，固定卡勾55的数量和位置根据传感器固定座50和电路板40的形状具体设置，在此不做具体的限定。

当然，在其他的实施例中，电路板40还可以直接由外壳30固定。外壳30的内壁上还形成有固定结构，电路板40固定在固定结构上。

固定结构可以为卡座、凸起、凹槽、螺纹等，用于固定电路板40。此外，固定结构还可以为胶层，即电路板40可以通过胶粘的方式固定在外壳30的内壁上。如此，防止在运动时，因电路板40移位而对测量造成影响。

在其中一个例子中，外壳30的内壁上还形成有固定传感器固定座50的固定结构，以确保传感器固定座50不会移位。

请参阅图5，在其中一个实施例中，感应开关模组100还包括线束60，线束60包括电力线束和信号线束。电力线束连接电路板40，从而为超声波传感器10和控制模块20供电。信号线束通过电路板40与控制模块20连接，如此控制模块20可以接收外部设备(例如上位机)的配置指令以更新超声波传感器10的配置参数，提高了感应开关模组100对各种场合的适应性，方便安装调试，有利于降低调试安装的成本。

请继续参阅图5，在其中一个实施例中，感应开关模组100还包括填充件70，填充件70设置在超声波传感器10和传感器固定座50之间。

填充件70具有较佳的阻尼效果，能够缓冲超声波传感器10在工作时的振动，此外，还能够有效抑制超声波传感器10余震的产生，提升超声波传感器10的使用性能。

在其中一个实施例中，填充件70包括硅胶套、橡胶套或吸音棉。

填充件70采用柔性材质的硅胶套、橡胶套或吸音棉，阻尼效果好。

请参阅图5，在其中一个实施例中，电子装置200还包括指示模块固定座212，感应开关模组100的外壳30开设有通孔11，指示模块固定座212容置在外壳30内，指示模块210固定在指示模块固定座212内并从通孔11中暴露。

指示模块固定座212可通过卡合、焊接、胶粘等方式设置在外壳30的内壁上，以便将指示模块210固定在感应开关模组100上，如此电子装置200的结构更加紧凑。在工作过程中，若超声波传感器10检测到待测目标，则指示模块210可以通过外壳30的通孔11向外发出指示信号。其中，指示信号为光信号、声信号中的一种或多种。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种感应开关模组，其特征在于，包括：

超声波传感器，用于探测待测目标的距离并生成测量信号；

控制模块，包括驱动电路、第一开关和第二开关；所述驱动电路与所述超声波传感器电连接，所述第一开关的受控端和所述第二开关的受控端分别与所述驱动电路电连接，所述第一开关用于连通所述指示模块的供电回路，所述第二开关用于连通所述受控模块的供电回路。

2.根据权利要求1所述的感应开关模组，其特征在于，所述第二开关包括晶体管；所述受控模块的输入端与电源电连接，所述受控模块的输出端与所述晶体管的第一开关端电连接，所述晶体管的受控端与所述驱动电路电连接，所述晶体管的第二开关端接地。

3.根据权利要求2所述的感应开关模组，其特征在于，所述晶体管包括MOS管，所述晶体管的受控端为所述MOS管的栅极，所述第一开关端为所述MOS管的源极，所述第二开关端为所述MOS管的漏极。

4.根据权利要求1所述的感应开关模组，其特征在于，所述指示模块包括LED指示灯，所述LED指示灯的正极用于与电源电连接，所述LED指示灯的负极与所述第一开关电连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的感应开关模组，其特征在于，所述感应开关模组还包括外壳、电路板和传感器固定座；

所述电路板和所述传感器固定座容置在所述外壳内，所述控制模块设置在所述电路板上，所述超声波传感器固定在所述传感器固定座内。

6.根据权利要求5所述的感应开关模组，其特征在于，所述超声波传感器包括第一超声波传感器和第二超声波传感器；

所述第一超声波传感器用于发射超声波，所述第二超声波传感器用于接收经所述待测目标反射后的超声波，以探测所述待测目标的距离。

7.根据权利要求6所述的感应开关模组，其特征在于，所述传感器固定座包括顶壁和侧壁，所述顶壁设置在所述侧壁上，所述顶壁和所述侧壁共同形成收容腔；

所述顶壁上开设有间隔的第一贯穿孔和第二贯穿孔，所述第一超声波传感器容置在所述收容腔内并从所述第一贯穿孔暴露，所述第二超声波传感器容置在所述收容腔内并从所述第二贯穿孔暴露。

8.根据权利要求5所述的感应开关模组，其特征在于，所述感应开关模组还包括填充件，所述填充件设置在所述超声波传感器和所述传感器固定座之间。

9.一种电子装置，其特征在于，包括：

指示模块；

受控模块；和

如权利要求1至8中任一项所述的感应开关模组。

10.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置还包括指示模块固定座，所述感应开关模组的外壳开设有通孔，所述指示模块固定座容置在所述外壳内，所述指示模块固定在所述指示模块固定座内并从所述通孔中暴露。

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