CN1892249A - 无控制盒的倒车雷达装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种无控制盒的倒车雷达装置，包括至少一主感测器(Master)及一个或一个以上的从属感测器(Slave)；其中：该主感测器由一微处理器通过一选通电路及一通信电路与从属感测器，以控制各从属感测器的工作时机，并采集各从属感测器的检测结果，主感测器本身亦执行障碍物侦测，其微处理器将根据本身及从属感测器的检测结果决定是否触动一警报电路，对驾驶人告警；利用前述主从式感测器构成的倒车雷达，将无须使用独立的控制盒，藉此本发明可有效解决传统倒车雷达的装配与检测问题。

Description

无控制盒的倒车雷达装置

技术领域

本发明关于一种无控制盒的倒车雷达装置，尤指一种由主从式(Master/Slave)感测器组成的倒车雷达；其中，该主感测器兼具障碍物侦测及协调各从属感测器工作时机，并收集其检测结果的功能。

背景技术

由于电子科技的发达，使一般社会大众均能享受科技发达所带给的便利与协助。例如倒车雷达，就是一个非常具体的实例。车主在其座车上安装倒车雷达，在进行倒车或路边停车时，可通过倒车雷达的障碍物侦测功能，辅助其顺利完成倒车或停车，而倒车雷达的灵敏度与安装设定及感测器的数量多寡有直接的关系。

如图4所示，一般具有多感测器的倒车雷达以一控制盒80连接数个超音波感测器81～84，各个超音波感测器81～84通过电缆线连接到控制盒80，并在控制盒80的协调下执行障碍物侦测。

在图4中，各个超音波感测器81～84与控制盒80之间的连接电缆至少包括电源信号线及双向数据传输线，因此各超音波感测器81～84必须分别通过一四芯电缆与控制盒80连接，而采用上述连接方式时，因控制盒80安装在车体内，各超音波感测器81～84一般安装在车辆的保险杆上，在此状况下，控制盒80与超音波感测器81～84之间的电缆长度通常无法小于2.5公尺，在此状况下，不仅线材成本较高，而过长的数据线也容易遭致干扰。

另一方面在安装检测上亦遭遇问题，车厂在安装超音波感测器81～84时，因控制盒80安装于车体内，超音波感测器81～84则安装于保险杆上，在保险杆安装到车体之前，因控制盒80与各超音波感测器81～84尚未连接，故无法对倒车雷达进行测试，因而只能在整车安装完成后才能对倒车雷达测试，故安装检测作业十分不便，从而不利于生产效率的提高。

发明内容

由上述可知，现有技术的多感测器的倒车雷达，不论在安装前的检测还是在线材的减省上，均受限于安装在车体内的控制盒。换言之，如能排除控制盒的影响，上述问题即能有效地得到解决。

因此，本发明主要目的在于提供一种无控制盒的倒车雷达装置，由于本发明不使用控制盒，故不仅可解决安装前的检测问题，亦可节省线材的使用。

为达成前述目的，本发明采用的主要技术手段是：令前述倒车雷达装置由至少一主感测器(Master)及一个以上的从属感测器(Slave)组成；其中：

主感测器除具备障碍物检测功能，同时可协调控制各从属感测器的工作时机，取代一般倒车雷达的控制盒功能；

该主感测器并通过单一通信线与各从属感测器连接，其利用分时原理及轮询方式，以控制各从属感测器的工作时机，并收集其检测结果；

由于前述的倒车雷达装置，以主感测器取代控制盒的功能，在无控制盒的状况下，当所有感测器完成安装于保险杆上后，即可进行检测，无须等到保险杆安装至车体，故可大幅提升生产效率；另外，主/从感测器间仅利用单一通信线连结，可显著节省使用线材，并降低成本。

前述的主感测器至少包括有：

一微处理器，作为一控制核心，其负责产生超音波脉冲、采集A/D转换结果、从属感测器通讯、计算障碍物到车辆的距离及警报驱动功能等；

一超音波发射电路，与微处理器的输出端连接，以便对其输出的电位信号进行升压，再送至一相连接的超音波收发器以发射超音波；

一反射波检测电路，其输入端与超音波收发器连接，输出端则连接至微处理器，当先前发射的超音波遇到障碍物后返回超音波收发器，反射波检测电路将超音波收发器检测到的反射波信号放大后，送到微处理器处理；

一选通电路，与微处理器连接，以选择主感测器欲通讯的对象；

一通信电路，与前述选通电路连接，并用以合并发送/接收数据线，使主感测器通过单一通信线与其它从属感测器连接；

一警报电路，与前述微处理器连接，由微处理器根据主感测器本身或其它从属感测器的检测结果决定是否驱动该警报电路以产生警报。

前述主感测器可进一步连接一显示器，该显示器通过选通电路与微处理器连接，以显示障碍物到车尾之间的距离。

前述从属感测器包括有：

一微处理器，作为一控制核心，其负责产生超音波脉冲、采集A/D转换结果、与主感测器通讯等；

一超音波发射电路，与微处理器的输出端连接，以便对其输出的电位信号进行升压，再送至一相连接的超音波收发器以发射超音波；

一反射波检测电路，其输入端与超音波收发器连接，输出端则连接至微处理器，当先前发射的超音波遇到障碍物后返回超音波收发器，反射波检测电路将超音波收发器检测到的反射波信号放大后，送到微处理器处理；

一通信电路，与前述微处理器连接，并用以合并发送/接收数据线合并，使从属感测器通过单一通信线与主感测器连接。

通过上述技术特征，本发明与现有技术相比至少具备下列优点：

1.本发明采用主从式感测器结构，令主感测器既负责检测障碍物，亦负责协调从属感测器的工作时机，即以主感测器取代控制盒的功能。而从属感测器则在主感测器的协调下检测障碍物。藉此，倒车雷达即无须设置控制盒，从而可排除控制盒的影响。

2.由于本发明主从式感测器结构，当主感测器与从属感测器连接后，由于车辆保险杆的长度一般小于2公尺，主感测器和从属感测器之间的连接电缆长度即可小于1.5公尺，减少了线材成本。同时，由于数据线长度缩短，亦可有效减少传输干扰。

3.无论是具有控制盒功能的主感测器或从属感测器，均安装在车辆保险杆上，当车厂装配汽车时，倒车雷达可直接在保险杆上测试，而无须先将保险杆装配到车辆上方能进行测试，故降低了整车的测试工序，提高了车厂的生产效率。

附图说明

图1A、图1B为本发明的系统方块图。

图2为本发明主感测器的详细电路图。

图3为本发明从属感测器的详细电路图。

图4为现有技术的多感测器倒车雷达的方块图。

图中符号说明：

10主感测器              11选通电路

12超音波发射电路        13反射波检测电路

14警报电路              15通信电路

20从属感测器            21超音波发射电路

22反射波检测电路        23通信电路

80控制盒

81～84超音波感测器

具体实施方式

如图1所示，揭露有本发明的系统方块图，由一个主感测器10与复数个从属感测器20所组成；其中：各从属感测器20可分别通过独立的线路与主感测器10连接并通信，但亦可共同通过单一的通信线连接并通信；无论是何种连接方式，该主感测器10均以轮询的方式与每一从属感测器20，各从属感测器20亦只有在收到主感测器10的轮询命令时，才将本身的检测数据送予主感测器10。

至于主感测器10一可行实施例的详细电路构造如图2所示，其包括有：

一微处理器U1，于本实施例中，由ATMEL公司生产的ATMEGA8芯片构成，其负责产生40KHz方波及检测来自障碍物的反射信号，并通过一选通电路11(74HC4016)与其它从属感测器20通信，藉以协调各从属感测器20的工作顺序，并接收各从属感测器20送出的检测结果；另微处理器U1并内建有12bit A/D转换器；

一超音波发射电路12，由晶体管Q1、升压线圈L1组成，其中晶体管Q1基极与微处理器U1的接脚12连接，以便对微处理器U1送出的40KHz方波信号进行升压，再通过压电陶瓷片所构成的超音波收发器(图中未示)发送超音波；

一反射检测电路13，由电阻R1、R2、电容C5及数个运算放大器U5C、U5D、U5A所构成的放大电路组成，在超音波发射电路通过压电陶瓷片发送超音波后，超音波传播过程中若遇到障碍物，部分超音波信号被反射回压电陶瓷片，压电陶瓷片将反射回来的反射波信号转换为微弱的电信号，再通过前述电阻R1、R2、电容C5后送到放大电路放大，放大电路将微弱的电信号放大后送到微处理器U1的模拟输入口(ADC0)，由于微处理器U1内建有12bit的A/D转换器，故可将放大后的模拟电信号转换为数字信号，再根据信号幅度及“发射超音波/接收到反射波”的时间差，计算出障碍物到感测器的距离。

一警报电路14，由一晶体管Q4连接一蜂鸣器(BUZZER)所构成，其中晶体管Q4基极与微处理器U1的控制接脚14连接；而微处理器U1可根据主感测器10本身或采集来自其它从属感测器20侦测障碍物的结果，决定是否产生警报声；当需要产生警报声时，微处理器U1即通过晶体管Q4驱动蜂鸣器，当微处理器U1控制接脚14输出不同的电位，蜂鸣器即可产生不同频率的警报声。

由上述说明可了解前述主感测器10的详细电路构造，除前述构造外，该主感测器10亦可外接一显示器(DISPLAY)，该显示器通过前述的选通电路11与微处理器U1的输出端连接，以显示车尾到障碍物之间的距离，供驾驶人目视掌握前述距离。

于本实施例中，前述的选通电路11可由编号74HC4016的集成电路构成，其具有16路电子开关，可切换微处理器U1通信的对象，当微处理器U1需要与某一从属感测器20通讯时，即令选通电路11上对应的电子开关接通，即可与相应的从属感测器20形成通路。另于本实施例中，该主感测器10与显示器之间的通讯亦由选通电路11选通，其类似于从属感测器20的连结，当微处理器U1需要与显示器通讯时，微处理器U1即令选通电路11上与显示器对应的电子开关接通，即可将信号送至显示器上播放。

为了进一步减少线材成本，可将前述主感测器10与从属感测器20之间的发送/接收数据线合并为单一的通信线，而由主感测器10的微处理器U1控制发送/接收的时序，确保不会同时发送/接收数据。为达成前述目的，该主感测器10进一步包括有一通信电路15，该通信电路15由两晶体管Q2、Q3组成，其中一晶体管Q2为PNP、另一晶体管Q3为NPN，该晶体管Q2的集极与晶体管Q3的基极共同连接至一通信线(DATA)，该通信线(DATA)通过选通电路11与其它从属感测器20连接，又晶体管Q2的基极连接至微处理器U1的TXD接脚晶体管Q3的集极则接至微处理器U1的RXD接脚，而微处理器U1即通过通信电路15上的两晶体管Q2、Q3以发送及接收数据。

而主感测器10与从属感测器20之间的数据以反相传输例如高电位，实际传输时以低电位传输：当通信线Data用于发送数据时，微处理器U1的TXD接脚为无数据发送或发送高电位，此时晶体管Q2截止，通信线Data上呈低电位；若微处理器U1的TXD接脚发送低电位，则晶体管Q2导通，通信线Data上呈现高电位。反之，当通信线Data作为接收数据用时，若尚未接收到数据或接收到低电位实际发送为高电位，晶体管Q3截止，微处理器U1的RXD接脚为高电位；当通信线Data呈现高电位发送为低电位，晶体管Q3导通，微处理器U1的RXD接脚将检测到低电位。

当线路处于空闲状态时，主感测器10与从属感测器20上所有微处理器的TXD接脚均为高电位，此时通信线Data呈低电位，因此所有微处理器的RXD接脚均呈高电位。当某一微处理器需要发送数据时，即先将TXD接脚设定为低电位Start Bit，此时通信线Data变为高电位，而其它微处理器的RXD接脚将检测到低电位(Start Bit)。

由上述说明可了解主感测器10的详细构造及其本身与从属感测器20间传输数据的原理，至于从属感测器20的详细构造可如图3所示，其包括：

一微处理器U1，仍可由ATMEL公司的ATMEGA8芯片构成，其负责产生40KHz方波及检测来自障碍物的反射信号，并内建有12bitA/D转换器；

一超音波发射电路21，由晶体管Q3、升压线圈L1组成，其中晶体管Q3基极与微处理器U1的接脚12连接，以便对微处理器U1送出的40KHz方波信号进行升压，再通过压电陶瓷片所构成的超音波收发器图中未示发送超音波；

一反射检测电路22，由电阻R1、R2、电容C5等及数个运算放大器U2A、U2B、U2C所构成的放大电路组成，在超音波发射电路22通过压电陶瓷片发送超音波后，超音波传播过程中若遇到障碍物，部分超音波信号被反射回压电陶瓷片，压电陶瓷片将反射回来的反射波信号转换为微弱的电信号，再通过前述电阻R1、R2、电容C5后送到放大电路放大，放大电路将微弱的电信号放大后送到微处理器U1的模拟输入口ADC0，由于微处理器U1内建有12bit的A/D转换器，故可将放大后的模拟电信号转换为数字信号，再根据信号幅度及“发射超音波/接收到反射波”的时间差，计算出障碍物到感测器的距离。

又如前揭所述，为了进一步减少线材成本，将前述主感测器10与从属感测器20之间的发送/接收数据线合并为单一的通信线，为此，各从属感测器20进一步包括有一通信电路23，该通信电路23由两晶体管Q1、Q2组成，其中一晶体管Q2为PNP、另一晶体管Q2为NPN，该晶体管Q1的集极与晶体管Q2的基极共同连接至一通信线(DATA)，又晶体管Q1的基极连接至微处理器U1的TXD接脚，晶体管Q2的集极则接至微处理器U1的RXD接脚，而微处理器U1即通过通信电路23上的两晶体管Q1、Q2以发送及接收数据。该从属感测器20与主感测器10之间的数据传输仍以反相为之，其原理与主感测器10的通信电路15相同，容不进一步详述。

Claims (16)

1.一种无控制盒的倒车雷达装置，由至少一主感测器及一个以上的从属感测器组成；其特征是：

该主感测器具备障碍物检测功能，并可协调控制各从属感测器的工作时序；

该主感测器与各从属感测器连接，并利用分时及轮询方式，以控制各从属感测器的工作时序，并收集其检测结果。

2.如权利要求1所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该主感测器至少包括有：

一微处理器，作为一控制核心，其负责产生超音波脉冲、采集A/D转换结果、从属感测器通讯、计算障碍物到车辆的距离及警报驱动功能等；

一超音波发射电路，与微处理器的输出端连接，以便对其输出的电位信号进行升压，再送至一相连接的超音波收发器以发射超音波；

一反射波检测电路，其输入端与超音波收发器连接，输出端则连接至微处理器，当先前发射的超音波遇到障碍物后返回超音波收发器，反射波检测电路将超音波收发器检测到的反射波信号放大后，送到微处理器处理；

一选通电路，分别与微处理器及其它从属感测器连接，供微处理器选择欲通讯的对象；

一警报电路，与前述微处理器连接，由微处理器根据主感测器本身或其它从属感测器的检测结果决定是否驱动警报产生。

3.如权利要求2所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该主感测器进一步包括有一通信电路，该通信电路与前述选通电路连接，用以合并发送/接收数据线，使主感测器通过单一通信线与其它从属感测器连接。

4.如权利要求3所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该微处理器内建有一A/D转换器。

5.如权利要求3所述无控制盒的倒车雷达装置，该超音波发射电路由晶体管、升压线圈组成，其特征是，晶体管基极与微处理器的方波输出接脚连接，以便对微处理器送出的方波信号进行升压。

6.如权利要求3所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该反射检测电路由电阻、电容等及数个运算放大器所构成的放大电路组成，其输入端与超音波收发器连接，输出端则连接至微处理器。

7.如权利要求3所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该通信电路由两晶体管Q2、Q3组成，其中一晶体管Q2为PNP、另一晶体管Q3为NPN，该晶体管Q2的集极与晶体管Q3的基极共同连接至一通信线，又晶体管Q2的基极连接至微处理器的TXD接脚晶体管Q3的集极则接至微处理器的RXD接脚。

8.如权利要求3所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该超音波收发器为一压电陶瓷片。

9.如权利要求1至7项中任一所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该主感测器可进一步连接一显示器，该显示器通过选通电路与微处理器连接，以显示障碍物到车尾之间的距离。

10.如权利要求1所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该从属感测器包括有：

一微处理器，作为一控制核心，其负责产生超音波脉冲、采集A/D转换结果、与主感测器通讯等；

一超音波发射电路，与微处理器的输出端连接，以便对其输出的电位信号进行升压，再送至一相连接的超音波收发器以发射超音波；

一反射波检测电路，其输入端与超音波收发器连接，输出端则连接至微处理器，当先前发射的超音波遇到障碍物后返回超音波收发器，反射波检测电路将超音波收发器检测到的反射波信号放大后，送到微处理器处理。

11.如权利要求10所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该从属感测器进一步包括有一通信电路，该通信电路与前述微处理器连接，用以合并发送/接收数据线，使从属感测器通过单一通信线与主感测器连接。

12.如权利要求10所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该微处理器内建有一A/D转换器。

13.如权利要求10所述无控制盒的倒车雷达装置，该超音波发射电路由晶体管、升压线圈组成，其特征是，该晶体管基极与微处理器的方波输出接脚连接，以便对微处理器送出的方波信号进行升压。

14.如权利要求10所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该反射检测电路由电阻、电容等及数个运算放大器所构成的放大电路组成，其输入端与超音波收发器连接，输出端则连接至微处理器。

15.如权利要求10所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该通信电路由两晶体管Q1、Q2组成，其中一晶体管Q1为PNP、另一晶体管Q2为NPN，该晶体管Q1的集极与晶体管Q2的基极共同连接至一通信线，又晶体管Q1的基极连接至微处理器的TXD接脚晶体管Q2的集极则接至微处理器的RXD接脚。

16.如权利要求10至15项中任一所述无控制盒的倒车雷达装置，其特征是，该超音波收发器为一压电陶瓷片。

Images