CN210141870U - 用于车辆避障的电容式传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器领域，尤其涉及汽车传感器领域。本实用新型为一种用于车辆避障的电容式传感器，包括依次相连的粘贴在车身上的金属箔条，C‑V转换电路，AD转换器，信号处理器，以及人机交互设备，通过金属箔条与障碍物之间形成的等效电容随距离的变化而发生变化，经C‑V转换电路转换成与等效电容相关的电压，经处理后由人机交互设备输出，改善现有电容式传感器精度差、数据更新速度慢的问题。

Description

用于车辆避障的电容式传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及汽车传感器领域。

背景技术

目前，超声波、电磁波技术都被用于车辆避障，与超声波传感器、电磁波传感器相比较，电容式传感器具有安装方便，价格低廉的优点。

当前的电容式传感器都是将障碍物引起的电容变化转换成频率可变的振荡，比如专利CN1725410A、CN101809415A、CN102099707A，通过测量振荡的频率实现变化电容的测量，由于测量频率需要的时间长，准确度低，因此电容式传感器具有精度较差、数据更新速度慢的缺点。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本实用新型提供一种用于车辆避障的电容式传感器，改善电容式传感器精度差，数据更新速度慢的问题。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本实用新型提供一种用于车辆避障的电容式传感器，其特征在于，包括依次连接的粘贴在车身上的金属箔条、C-V转换电路、AD转换器、信号处理器、以及人机交互设备；金属箔条与障碍物之间构成等效电容，C-V转换电路将等效电容转换为与等效电容相关的电压，经处理后由人机交互设备输出。

进一步的，所述C-V转换电路包括单刀双掷模拟开关、充电电路和电流-电压转换电路，单刀双掷模拟开关的公共输入端连接金属箔条，单刀双掷模拟开关的输出端一连接充电电路，单刀双掷模拟开关的输出端二连接电流-电压转换电路，单刀双掷模拟开关与信号处理器相连。

进一步的，所述充电电路包括与单刀双掷模拟开关的输出端一依次连接的电阻R和电源VCC。

进一步的，所述电流-电压转换电路包括电容C、电阻R_f、运算放大器、放大器，运算放大器的反向输入端与电阻R_f的一端、电容C的一端连接单刀双掷模拟开关的输出端二，运算放大器的同向输入端与电容C的另一端相连，运算放大器的输出端与电阻R_f的另一端、放大器的输入端相连，放大器的输出端与AD转换器相连。

优选地，所述人机交互设备为扬声器。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

一方面，保留了现有用于车辆避障的电容式传感器的安装方便、价格低廉的优点，另一方面，提高了数据处理、更新的速度，提高了障碍物判断的精确度和实时性，优化了电容式传感器的性能。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1为本实用新型一种用于车辆避障的电容式传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一种用于车辆避障的电容式传感器的电路拓扑图；

图中：1：金属箔条；2：C-V转换电路；3：AD转换器；4：信号处理器；5：人机交互设备；6：单刀双掷模拟开关；7：电阻R；8：电容C；9：电阻R_f；10：运算放大器；11：放大器；12：车身。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1、图2所示，本实用新型提供了一种用于车辆避障的电容式传感器，包括依次连接的粘贴在车身12上的金属箔条1、C-V转换电路2、AD转换器3、信号处理器4、以及人机交互设备5。

所述C-V转换电路包括单刀双掷模拟开关6、充电电路、电流-电压转换电路，单刀双掷模拟开关6为模拟开关芯片，单刀双掷模拟开关6的公共输入端连接金属箔条1，单刀双掷模拟开关6的输出端一连接充电电路，单刀双掷模拟开关6的输出端二连接电流-电压转换电路，单刀双掷模拟开关6与信号处理器4相连。

所述充电电路包括与单刀双掷模拟开关6的输出端一依次连接的电阻R7和电源VCC；所述电流-电压转换电路包括电容C8、电阻R_f9、运算放大器10、放大器11，运算放大器10的反向输入端与电阻R_f9的一端、电容C8的一端连接单刀双掷模拟开关6的输出端二，运算放大器10的正向输入端与电容C8的另一端相连，运算放大器10的输出端与电阻R_f9的另一端、放大器11的输入端相连，放大器11的输出端与AD转换器3相连。

当单刀双掷模拟开关6向上闭合时，金属箔条1连接充电电路，金属箔条1通过C-V转换电路2充电；当单刀双掷模拟开关6向下闭合时，金属箔条1通过C-V转换电路将金属箔条1与障碍物之间构成的等效电容转换为与等效电容正相关的电压，再通过模拟-数字转换、信号处理后确定障碍物的存在，并估算障碍物的距离，最后由人机交互设备5输出。

本实用新型适用于车辆各个方向的避障，下面以倒车时的避障为例进行说明。通常情况下，障碍物距离车尾较远，只有在倒车时容易出现障碍物较近的情况，金属箔条1与障碍物之间的距离越小，构成的等效电容越大。此处，人机交互设备5为扬声器，即由扬声器声音提示驾驶员障碍物距离的远近，也可通过显示屏、报警灯等其他设备提醒驾驶员注意倒车安全。

C-V转换电路2能将金属箔条1与障碍物之间形成的等效电容转换为与等效电容正相关的电压，测量电压即可得知等效电容的大小。以下公式属于C-V转换电路输出电压V与等效电容C_x正相关的原理性说明，并非装置的使用和测量方法：

记金属箔条1与障碍物之间形成的等效电容C_x的放电电流为I，则运算放大器10的输出电压为：

V_out＝I·R_f

而放电电流I与等效电容C_x成正比：

I＝C_x·VCC·f

因此，

V_out＝C_x·VCC·f·R_f

V＝C_x·VCC·f·R_f·A_v

其中，f是单刀双掷模拟开关6的开关频率，A_v为放大器11的电压增益，式中VCC、f、R_f、A_v均是常数，因此，V与C_x正相关，C-V转换电路的输出电压V的大小就反映了金属箔条1与障碍物之间构成的等效电容C_x的大小。

综上可知，上述的一种用于车辆避障的电容式传感器，一方面保留了现有用于车辆避障的电容式传感器的安装方便、价格低廉的优点，另一方面将金属箔条与障碍物形成的等效电容转换成与等效电容相关的电压，由于对电压的采样间隔灵活，且采样间隔的大小不会影响采样精度，可以同时保证倒车时距离提示的实时性和精度，有效地提高了电容式传感器的性能，使驾驶员能够更及时有效的判断障碍目标的情况。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (5)

1.一种用于车辆避障的电容式传感器，其特征在于，包括依次连接的粘贴在车身上的金属箔条、C-V转换电路、AD转换器、信号处理器、以及人机交互设备；金属箔条与障碍物之间构成等效电容，C-V转换电路将等效电容转换为与等效电容相关的电压，经处理后由人机交互设备输出。

2.根据权利要求1所述的一种用于车辆避障的电容式传感器，其特征在于，所述C-V转换电路包括单刀双掷模拟开关、充电电路和电流-电压转换电路，单刀双掷模拟开关的公共输入端连接金属箔条，单刀双掷模拟开关的输出端一连接充电电路，单刀双掷模拟开关的输出端二连接电流-电压转换电路，单刀双掷模拟开关与信号处理器相连。

3.根据权利要求2所述的一种用于车辆避障的电容式传感器，其特征在于，所述充电电路包括与单刀双掷模拟开关的输出端一依次连接的电阻R和电源VCC。

4.根据权利要求2所述的一种用于车辆避障的电容式传感器，其特征在于，所述电流-电压转换电路包括电容C、电阻R_f、运算放大器、放大器，运算放大器的反向输入端与电阻R_f的一端、电容C的一端连接单刀双掷模拟开关的输出端二，运算放大器的同向输入端与电容C的另一端相连，运算放大器的输出端与电阻R_f的另一端、放大器的输入端相连，放大器的输出端与AD转换器相连。

5.根据权利要求1所述的一种用于车辆避障的电容式传感器，其特征在于，所述人机交互设备为扬声器。

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