CN203204149U - 超声波探测模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超声波探测模块，包括超声波发送电路和超声波接收电路，所述超声波发送电路包括三极管、RS232芯片以及超声波换能器，三极管的基极连接外设的单片机控制器的GPIO接口，三极管的集电极连接RS232的电源接口，RS232的输出端连接超声波换能器的输入端。本实用新型结构简单、发射超声波能量高、超声波探测距离长、系统功耗低、测量结果准确。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超声波探测模块，尤其涉及一种用于导盲棒的超声波探测模块。
背景技术
传统的超声波发射电路不仅发射距离短、发射的超声波能量小，而且工作状态下，发射电路会持续不断工作，耗能较大；而超声波接收电路存在的问题是运放的放大倍数是固定的，若放大器的倍数设计的比较大，当障碍物很近的时候，反射的回波强度比较大，造成运算放大器饱和，无法测得准确的距离；若放大器的倍数设计的比较小，当障碍物距离较近的时候虽然可以测得距离，但是随着障碍物距离增加，反射的回波强度越来越小，最后不能测得较远距离的障碍物。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是现有的超声波探测模块发射的超声波能量小、距离短、耗能较大，且测量不准确。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：超声波探测模块，包括超声波发送电路和超声波接收电路，所述超声波发送电路包括三极管、RS232芯片以及超声波换能器，三极管的基极连接外设的单片机控制器的GPIO接口，三极管的集电极连接RS232的电源接口，RS232的输出端连接超声波换能器的输入端。
利用了RS232的电平转换功能，将GPIO口的电压转换成发射超声波所需的电压， 提高了发射超声波的能量，增加了超声波的探测距离；利用以TMS320F28027微处理器为控制器的GPIO口连接到三极管，用来控制RS232的电源,对RS232的功耗进行了管理,当不需要发射超声波时,将RS232的电源关闭，降低系统功耗,延长电池的使用时间。
为提高超声波探测的准确度，所述超声波接收电路包括超声波换能器、程控运算放大器和比较器，所述超声波换能器的输出端连接程控运算放大器的输入端，程控运算放大器的输出端连接比较器的输入端，比较器的输出端连接外设的单片机。本实用新型通过外设的单片机控制改变放大器的增益，在接收的超声波回波较大时，保持低增益，当超声波信号衰减时，提高增益，保证了远近距离障碍物测量时，电路均可正常工作。
作为本实用新型的一种改进方案，所述程控运算放大器包括双运放和数字电位器，数字电位器的输出端连接外设的单片机控制器的GPIO接口，数字电位器的高低电位端分别与双运放的两个运算放大器的输出端连接，所述双运放采用TS461，数字电位器采用MAX5467，比较器采用LMV331。
本实用新型的优点是：结构简单、发射超声波能量高、超声波探测距离长、系统功耗低、测量结果准确。
附图说明
图1是本实用新型超声波发送电路的电路图。
图2是本实用新型超声波接收电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型包括超声波发送电路和超声波接收电路。超声波发送电路用于发送测距的超声波，超声波接收电路用于计算障碍物的距离。
如图1所示，所述超声波发送电路包括三极管、RS232芯片以及超声波换能器，三极管的基极连接外设的单片机控制器的GPIO接口，三极管的集电极连接RS232的电源接口，RS232的输出端连接超声波换能器的输入端。
超声波发射电路巧妙地利用了RS232的电平转换功能，将GPIO口的电压转换成发射超声波所需的电压，提高了发射超声波的能量，增加了超声波的探测距离。利用以TMS320F28027微处理器为控制器的GPIO口连接到三极管Q1，用来控制RS232的电源,对RS232的功耗进行了管理,当不需要发射超声波时,将RS232的电源关闭，降低系统功耗,延长电池的使用时间。
如图2所示，所述超声波接收电路包括超声波换能器、程控运算放大器和比较器，所述超声波换能器的输出端连接程控运算放大器的输入端，程控运算放大器的输出端连接比较器的输入端，比较器的输出端连接外设的单片机。所述程控运算放大器包括双运放和数字电位器，数字电位器的输出端连接外设的单片机控制器的GPIO接口，数字电位器的高低电位端分别与双运放的两个运算放大器的输出端连接，所述双运放采用TS461，数字电位器采用MAX5467，比较器采用LMV331。
超声波接收电路采用TS461双运放和MAX5467构成的程控运算放大器，将接收到的超声波信号放大后再经过LMV331比较器进入控制器，经过数字滤波，最后计算得到障碍物的距离。
本实用新型通过TMS320F28027控制改变放大器的增益，非常好地解决了现有的超声波接收电路存在的无法同时兼顾远近距离测量精确度的问题。
该电路的工作过程是：准备发射超声波之前，先将接收电路的放大器增益设置为最小，发射超声波之后开始计时，随着时间的流逝逐步增加接收电路的放大器增益。若障碍物离的很近，反射回来的回波强度大，但是这时的运放增益却是最低的，保证了近距离障碍物测量时电路工作正常；若障碍物离的较远，随着时间的增加，超声波衰减越来越多，但是运放的增益却是逐渐增加，对超声波信号的衰减起到弥补的作用，保证了远距离障碍物测量时电路工作正常。
Claims (3)
1.超声波探测模块，其特征是：包括超声波发送电路和超声波接收电路，所述超声波发送电路包括三极管、RS232芯片以及超声波换能器，三极管的基极连接外设的单片机控制器的GPIO接口，三极管的集电极连接RS232的电源接口，RS232的输出端连接超声波换能器的输入端。
2.根据权利要求1所述的超声波探测模块，其特征是：所述超声波接收电路包括超声波换能器、程控运算放大器和比较器，所述超声波换能器的输出端连接程控运算放大器的输入端，程控运算放大器的输出端连接比较器的输入端，比较器的输出端连接外设的单片机。
3.根据权利要求2所述的超声波探测模块，其特征是：所述程控运算放大器包括双运放和数字电位器，数字电位器的输出端连接外设的单片机控制器的GPIO接口，数字电位器的高低电位端分别与双运放的两个运算放大器的输出端连接，所述双运放采用TS461，数字电位器采用MAX5467，比较器采用LMV331。
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