CN203104391U - 非接触式开关装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种非接触式开关装置，其特征在于：包括一中央处理器；所述中央处理器连接一比较器；所述比较器的第一输出端连接一第一超声波发射模块，所述比较器的第二输出端连接一第二超声波发射模块，所述比较器的第一输入端连接一第一超声波接收模块，所述比较器的第二输入端连接一第二超声波接收模块；所述第二超声波发射模块的输出端连接所述第一超声波接收模块的输入端和所述第二超声波接收模块的输入端。本实用新型采用双向测距，使得该装置具备精度高等特点，并且采用PIC芯片作为中央处理器，具有功耗低等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种非接触式开关装置。
背景技术
现有技术中，非接触式开关主要是一些感应金属从而起到开关控制作用的传感器开关装置。例如，电感式传感器由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式检测和控制的目的。又如电容式开关的感应面由两个同轴金属电极构成，很像“打开的”电容器电极，该两个电极构成一个电容，串接在RC振荡回路内。电源接通时，RC振荡器不振荡，当一目标朝着电容器的电靠近时，电容器的容量增加，振荡器开始振荡。通过后级电路的处理，将振和振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。该传感器能检测金属物体，也能检测非金属物体，对金属物体可以获得最大的动作距离，对非金属物体动作距离决定于材料的介电常数，材料的介电常数越大，可获得的动作距离越大。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种非接触式开关装置，采用双向测距，具备精度高、功耗低等特点。
本实用新型采用以下方案实现：一种非接触式开关装置，其特征在于：包括一中央处理器；所述中央处理器连接一比较器；所述比较器的第一输出端连接一第一超声波发射模块，所述比较器的第二输出端连接一第二超声波发射模块，所述比较器的第一输入端连接一第一超声波接收模块，所述比较器的第二输入端连接一第二超声波接收模块；所述第二超声波发射模块的输出端连接所述第一超声波接收模块的输入端和所述第二超声波接收模块的输入端。
在本实用新型一实施例中，还包括一显示模块；所述显示模块连接所述中央处理器。
在本实用新型一实施例中，还包括一电源模块；所述电源模块为所述非接触式开关装置提供电能。
在本实用新型一实施例中，所述第一超声波发射模块和所述第二超声波发射模块包括一单脉冲发生器，所述单脉冲发生器连接一振荡器，所述振荡器连接一编码调整器，所述编码调整器连接一功率放大器，所述功率放大器连接一超声波换能器。
在本实用新型一实施例中，所述振荡器是由555电路组成的多谐振荡器。
在本实用新型一实施例中，所述第一超声波发射模块中的功率放大器型号为082D，所述第二超声波发射模块中的功率放大器型号为NE5534P。
在本实用新型一实施例中，所述超声波换能器型号为UCM40-T。
在本实用新型一实施例中，所述第一超声波接收模块和所述第二超声波接收模块包括一超声波接收头，所述超声波接收头连接一电压器，所述电压器连接一检波电路，所述检波电路连接一单稳态延时电路。
在本实用新型一实施例中，所述超声波接收头型号为UCM4a-R。
在本实用新型一实施例中，所述中央处理器是一单片机，型号为PIC16F876A；所述比较器的型号为CD4052。
本实用新型采用双向测距，使得该装置具备精度高等特点，并且采用PIC芯片作为中央处理器，具有功耗低等特点。
附图说明
图1是本实用新型系统框架图。
图2是本实用新型超声波发射模块原理框架图。
图3是本实用新型超声波接收模块原理框架图。
图4是本实用新型第一超声波发射模块原理图。
图5是本实用新型第一超声波接收模块原理图。
图6是本实用新型第二超声波发射模块原理图。
图7是本实用新型第二超声波接收模块原理图。
图8是本实用新型系统原理图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型提供一种非接触式开关装置，其特征在于：包括一中央处理器；所述中央处理器连接一比较器；所述比较器的第一输出端连接一第一超声波发射模块，所述比较器的第二输出端连接一第二超声波发射模块，所述比较器的第一输入端连接一第一超声波接收模块，所述比较器的第二输入端连接一第二超声波接收模块；所述第二超声波发射模块的输出端连接所述第一超声波接收模块的输入端和所述第二超声波接收模块的输入端。
如图1所示，本实施例提供一种非接触式开关装置，其特征在于：包括一中央处理器；所述中央处理器连接一比较器；所述比较器的第一输出端连接一第一超声波发射模块，所述比较器的第二输出端连接一第二超声波发射模块，所述比较器的第一输入端连接一第一超声波接收模块，所述比较器的第二输入端连接一第二超声波接收模块；所述第二超声波发射模块的输出端连接所述第一超声波接收模块的输入端和所述第二超声波接收模块的输入端。还包括一显示模块；所述显示模块连接所述中央处理器。还包括一电源模块（图中未示出）；所述电源模块为所述非接触式开关装置提供电能。在本实用新型一实施例中，所述中央处理器是一单片机，型号为PIC16F876A；所述比较器的型号为CD4052。
如图2所示，所述第一超声波发射模块和所述第二超声波发射模块包括一单脉冲发生器，所述单脉冲发生器连接一振荡器，所述振荡器连接一编码调整器，所述编码调整器连接一功率放大器，所述功率放大器连接一超声波换能器。单脉冲发生器在振荡器的每个周期内都被触发，产生固定脉宽的脉冲序列，来自单片机的编码信号对脉冲序列进行编码调制，经功率放大后，通过超声波换能器发射超声波。
在本实用新型一较佳实施例中，所述振荡器是由555电路组成的多谐振荡器；所述第一超声波发射模块中的功率放大器型号为082D，所述第二超声波发射模块中的功率放大器型号为NE5534P；所述超声波换能器型号为UCM40-T。由555电路组成的多谐振荡器，它的振荡频率为40kHz。多谐振荡器产生的40kHz的脉冲由555的3脚输出，经两级缓冲、整形后，通过超声波发射器UCM40-T向外发射。
如图3所示，所述第一超声波接收模块和所述第二超声波接收模块包括一超声波接收头，所述超声波接收头连接一电压器，所述电压器连接一检波电路，所述检波电路连接一单稳态延时电路。在本实用新型一较佳实施例中，所述超声波接收头型号为UCM4a-R。超声波接收头 UCM4a-R将运动物体反射的超声波接收并转换为电脉冲信号后，由高频滤波电路滤除干扰脉冲后，经分压调节，藕合至电压放大器进行电压放大。
如图4所示，图4是本实用新型第一超声波发射模块原理图。所述第一超声波发射模块包括一功率放大器082D以及一超声波换能器T1（UCM40-T）。另外还包括由复数个电阻和复数个电容组成的外围电路（如编码调整器等）。
如图5所示，图5是本实用新型第一超声波接收模块原理图。所述第一超声波接收模块包括一超声波接收头R1（UCM4a-R）和一变压器T1。另外还包括由复数个电阻、复数个电容和复数个三极管组成的外围电路（如检波电路、单稳态延时电路等）。
如图6所示，图6是本实用新型第二超声波发射模块原理图。所述第二超声波发射模块包括一功率放大器NE5534P以及一超声波换能器T2（UCM40-T）。另外还包括由复数个电阻和复数个电容组成的外围电路（如编码调整器等）。
如图7所示，图7是本实用新型第二超声波接收模块原理图。所述第二超声波接收模块包括一超声波接收头R2（UCM4a-R）和一变压器T2。另外还包括由复数个电阻、复数个电容和复数个三极管组成的外围电路（如检波电路、单稳态延时电路等）。
如图8所示，图8是本实用新型系统原理图。该非接触式开关装置包括一中央处理器PIC16F876A；所述中央处理器连接一比较器CD4052；所述比较器的第一输出端连接一第一超声波发射模块，所述比较器的第二输出端连接一第二超声波发射模块，所述比较器的第一输入端连接一第一超声波接收模块，所述比较器的第二输入端连接一第二超声波接收模块；所述第二超声波发射模块的输出端连接所述第一超声波接收模块的输入端和所述第二超声波接收模块的输入端。还包括一显示模块；所述显示模块连接所述中央处理器，所述显示模块由三个八段数码管构成。
为了让一般技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面再结合本实用新型的硬件电路图说明一下工作原理：
本系统采用双向超声波控制，通过双向收发来实现，两方发送分别由082D和NE5534P两个运放来控制，将信号放大由超声波传感器发送；再经过超声波传感器接收，由变压器进行耦合经三极管放大，将左右（分别由红绿两盏灯区分）两组数据送入CD4052数据选择器进行数据选择，选出信号强（测量距离近）的那个信号送入PIC主芯片，再由PIC单片机对电器的工作功率进行控制。
本发明是利用超声波测距功能来实现的。本系统以单片机PIC16F876A为核心，其发射器是利用压电晶体的谐振带动周围空气振动来工作的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时 ，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器接收到反射波就立即停止计时。一般情况下，超声波在空气中的传播速度为340m/ s，根据计时器记录的时间t ，就可以计算出发射点距障碍物的距离 s，即s=340×t/2，这就是常用的时差法测距。当手或其他物体靠近开关时，由开关控制的电器工作的功率由强变弱，直至进入待机状态；反之，当手或其他物体远离开关时，开关所控制的电器可以从待机状态种恢复，并达到最大的工作功率。
在电路中我们采用PIC芯片，它的优点是：精简指令使其执行效率大为提高；彻底的保密性；并且其引脚具有防瞬态能力，通过限流电阻可以接至220V交流电源，可直接与继电器控制电路相连，无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便。
上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1. 一种非接触式开关装置，其特征在于：包括一中央处理器；所述中央处理器连接一比较器；所述比较器的第一输出端连接一第一超声波发射模块，所述比较器的第二输出端连接一第二超声波发射模块，所述比较器的第一输入端连接一第一超声波接收模块，所述比较器的第二输入端连接一第二超声波接收模块；所述第二超声波发射模块的输出端连接所述第一超声波接收模块的输入端和所述第二超声波接收模块的输入端。
2. 根据权利要求1所述的非接触式开关装置，其特征在于：还包括一显示模块；所述显示模块连接所述中央处理器。
3. 根据权利要求1所述的非接触式开关装置，其特征在于：还包括一电源模块；所述电源模块为所述非接触式开关装置提供电能。
4. 根据权利要求1所述的非接触式开关装置，其特征在于：所述第一超声波发射模块和所述第二超声波发射模块包括一单脉冲发生器，所述单脉冲发生器连接一振荡器，所述振荡器连接一编码调整器，所述编码调整器连接一功率放大器，所述功率放大器连接一超声波换能器。
5. 根据权利要求4所述的非接触式开关装置，其特征在于：所述振荡器是由555电路组成的多谐振荡器。
6. 根据权利要求4所述的非接触式开关装置，其特征在于：所述第一超声波发射模块中的功率放大器型号为082D，所述第二超声波发射模块中的功率放大器型号为NE5534P。
7. 根据权利要求4所述的非接触式开关装置，其特征在于：所述超声波换能器型号为UCM40-T。
8. 根据权利要求1所述的非接触式开关装置，其特征在于：所述第一超声波接收模块和所述第二超声波接收模块包括一超声波接收头，所述超声波接收头连接一电压器，所述电压器连接一检波电路，所述检波电路连接一单稳态延时电路。
9. 根据权利要求8所述的非接触式开关装置，其特征在于：所述超声波接收头型号为UCM4a-R。
10.根据权利要求1所述的非接触式开关装置，其特征在于：所述中央处理器是一单片机，型号为PIC16F876A；所述比较器的型号为CD4052。
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