CN2140530Y - 车用测距、防盗雷达 - Google Patents

Abstract

一种车用测距、防盗雷达，由集成电路 IC₁-IC₁₄、发射器及接收器等组成，其特点是IC4的 外围电路使其测距计数频率设定在17.05KHz，IC₂ 的外围电路使其声波发射振荡输出持续0.3ms，声波 发射器和探测器安装于车尾，防盗报警继电器触点接 汽车喇叭按钮。测距和光报警显示安于车内，本实用 新型可广泛用于汽车倒车报警和防盗报警。

Description

本实用新型涉及的是电子技术领域中的一种测距、防盗雷达，特别是车用测距防盗雷达。

目前，随着我国汽车工业的不断发展，我国各类车辆越来越多，发展迅速，而作为交通命脉的公路建设发展较慢，远远不能满足汽车工业发展的需要，道路交通十分捅挤，交通事故发生频繁，直接危及人类生命安全。在目前我国公路交通尚不能长足发展的形势下，人们已开始着手汽车交通安全设施的研制，并取得成果。如目前已经问世的一种汽车倒车语言提醒器，当倒车时，提醒器即用语言提醒车后行人及车辆注意，以免发生倒车撞人或撞车事故。虽有一定效果，但其主要缺点是不论车后是否有车或有人，该提醒器都发出语言提示信号，影响周围环境，且该提醒器只能提醒行人或车辆让路（或注意），（驱赶式、被动式），而不能使车内的驾驶员准确掌握车后是否有人或车辆，倒车时驾驶员还必须注意车后情况，并没有减轻驾驶员的负担，给驾车带来方便。

本实用新型的目的是针对上述语言提醒器的不足而提出的一种新型设计，它不仅具有倒车报警提示功能，而且能测出车后目标的距离，直接在驾驶室内显示，并具有防盗报警功能。

本实用新型的技术解决方案如下，下面结合附图作详细说明：

图1给出的是本实用新型的原理方框图；

图2给出的是本实用新型的电原理图的测距、报警部分；

图3给出的是本实用新型的各有关集成电路时序图；

图4给出的是本实用新型防盗报警部分的电原理图；

在图1原理图中，将本实用新型的探测器2和发射器1置车尾，工作时（即车辆倒车或移动时），中央定时器启动发送器，发出电脉冲，该电脉冲由发射器1变成声波信号发出，当车尾有障碍物（或移动目标时）3时，则该声波信号反射回来，径探测器2测出后送入接收器，并转化为电脉冲，该电脉冲送入RS触发器，并输出脉冲信号至计数器控制计数器在声波来回过程中所计数到的脉冲个数，计数到的脉冲个数则代表了车尾与障碍物之间的距离。该计数器将计到的脉冲信号送至显示器显示，由于探测器2接收到的脉冲数与障碍物与探测器之间的距离及声波速度有关，故适当选择参数可实现显示器直接显示障碍物的距离。

在本实用新型的电原理图图2中，2是探测器，1是发射器。安装时，发射器1和探测器2均置于车尾，均采用并联接法，可为一个，也可为多个。各元器件的联接关系如图所示，其主要元器件均采用集成电路，集成电路IC₁由N₁、N₂、N₃、N₄、N₅、N₆组成，为一六倒相缓冲器转换器（如CD4049集成电路），集成电路IC₂由N₇、N₈、N₉、N₁₀组成，为一二输入四与非门施密特触发器（如CD4093），集成电路IC₅由A₁、A₂、A₃、A₄组成（为一低功耗，四运算放大器（如LM324）；集成电路IC₆由N₁₁、N₁₂、N₁₃组成，为一四异或门电路（如CD4030）；集成电路IC₇由A₅、A₆组成，为低功耗，低失调电压双比较器（如LM393）；集成电路IC₃、IC₁₁、IC₁₃为三端稳压器（如7805等）；集成电路IC₈为计数、锁存、译码、驱动器（四合一电路）（如ICM7224）；集成电路IC₄为一14位串行二进制计数／分频／振荡器（如CD4060）；集成电路IC₉为一单时基电路（如ICM7555）；集成电路IC₁₁、IC₁₃、IC₃、A₄组成供电系统，为各集成电路提供相应工作电压。本实用新型采用12V直流电压供电，S₁为总电源开关，S₂为车用测距开关；S₃为防盗报警开关；S₄留用，可用作电子钟等备用部件的开关，当本机测距、报警部分工作时，先合上S₁，再合S₂，则该12V电源电压直接加至IC₁的电源脚1、IC₅的电源脚4、IC₇的电源脚8，为其提供工作电压，为保证IC₅的工作电源稳定性，加入了旁路电容C₄；又该12V电源电压经C₃滤除脉动电压部分后，经IC₃三端稳压器稳压后，输出5V直流电，经电容器C₅、C₆滤波后，供IC₂、IC₄、IC₆的14、16、14脚提供工作电压，又经R₄、R₅分压，由C₇滤波后，经集成电路IC₅的A₄电压跟随器降压后，形成2.5V的输出电压，一方面用作IC₁的运算放大器A₁基准电压，另一方面用作接收探测器2的工作电压。由于此时IC₄的16脚获5V的额定工作电压，则IC₄起振。由于声波在正常大气压下以每秒341米的速度传播，因此，通过调整W₂、R₁₁、C₁0组成的起振回路即（在C₁₀、R₁₁参数选下的情况下）调整W₂的值使其振荡频率为17.05KHZ，该脉冲信号输至IC₈的34脚（CNT），则计数器计到1个脉冲等于发射器1的声波信号传播2cm的距离所需时间，而这2cm距离正好等于声波前进1cm和返回1cm距离，故计数器计到的1个脉冲正好等于发射探头（或接收探头）发射或（接收）到的声波前进（或返回）1cm的距离。因此，计数器数到的计时脉冲个数正好等于发射探头（或探测探头）与目标之间的以厘米计算的实际距离。与此同时IC₄的输出脚2（Q₁₂）输出2HZ，脉冲信号供IC₈的33脚（ RESET），保证IC₈正常计数，又Q₁₂的输出2HZ的脉冲信号经C₁₁、R₂形成充放电回路，当其处于高电平时，（约5V），一方面使集成电路IC₅的集成运算放大器A₁的同向输入端3处于高电平（此时由于A₁的反向输入端2为设定工作电压2.5V），故A₁翻转，输出一个高电平至集成电路IC₇的A₅（由于此时接收探头2无信号输入，故A₅的输入端2为低电平），A₅的输出端1为高电平（同时此时IC₂的与非门N₈的两输入端也为高电平），故由IC₂的两与非门N₁₀、N₉组成的施密特触发器的输出端10为高电平，该高电平加至IC₈的31脚（ CNTINH），使IC₈允许计数；又施密特触发器的输出端10的该高电平经电容器C₁₂耦合至IC₆的异或门N11的输入端1（该异或门的输入端2接地），故其输出端3为高电平，使IC₈的34脚（STORE）为高电平，保证IC₈处于计数状态。另一方面，Q₁₂输出的该2HZ脉冲信号经C₁₁、R₂充放电回路耦合到由IC₂的与非门N₇、R₁、W₁、C₂组成的振荡器回路，产生40KHZ的电振荡，适当调整W₁的阻值，使输出频率经比输器A₆（IC₇，高电平为5V）配合于输出电路（高电平为12V），使之与发射探头1的固有频率（40KHZ）形成谐振，使输出电流及功率达到最大值，该Q₁₂的输出2HZ脉冲信号，其高电平保证N₇、R₁、W₁、C₂组成的振荡器回路在时序上（高电平）保证有0.3ms的发射（即12个脉冲）。声波发射器的集成电路IC₁的6个倒相缓冲转换器（N₁、N₂、N₃、N₄、N₅、N₆）输出采用全桥式接法，使探头1的有效电压加倍，在停止发射期间，电容器C₁阻塞输入信号中的直流成份，为使触发脉冲取得最大能量，IC₁电源端直接接入12V电源。至此，整个电路完成探测脉冲的发射过程和发射脉冲的计数过程。

当发射器1发射出去的声波信号遇到车尾移动目标或其它障碍物时，则该声波反射回来，由接收探测器2接收转换为电信号（为40KHZ的脉冲信号），该脉冲信号经A₃进行交流放大后输至比较器A₅（脉冲信号比较），由于在发射期间A₅的输入端3为高电平，故当A₃放大后脉冲信号为高电平时，A₅翻转，输出一个低电平，使N₈、N₉、N₁₀组成的RS触发器翻转，使IC₈的31脚（ CNTINH）由高电平转为低电平，禁止IC₈计数，又N₈、N₉、N₁₀组成的触发器翻转后，该低电平使R₁₃、C₁₂组成的电路通过电容器C₁₂放电，使异或门N₁₁的输入脚1变为低电平，因而使N₁₁的输出为低电平，使IC₈的34脚（ STORE）由高电平变为低电平，导致计数器的状态转移到IC₈的输出锁存器中，使IC₈中的计数器计数到的脉冲信号由输出锁存器驱动显示器进行显示，显示器显示出的脉冲个数（即从发射器1发射出声波到探测器2探测到其回波这段时间内计数器IC₈计数到的IC₄（Q₁₂）端发出的脉冲个数），即为障碍物与车尾探测器之间以厘米计算的实际距离。由于此时IC₈处于锁存显示状态，IC₈停止计数，故显示器处于稳定显示状态，至此，完成目标距离的显示过程。由于IC₄的输出Q₁₂其方波信号的频率为2HZ，因而如果车尾目标不发生移动，则本实用新型显示的目标距离将保持在各周期内都不变，如果车尾目标（障碍物）是移动的，则显示器显示的目标距离随着移动的距离变动，不断跟踪目标距离，以起到提醒驾驶员操作的目的。

本实用新型的测距报警功能是这样实现的（见图2），当本实用新型处于声波发射工作状态时，由于此时由N₈、N₉、N₁₀组成的RS触发电路的输出端为高电平（即 CNTNH为高电平），该高电平加至IC₉的2脚，使IC₉的输出脚3为低电平，故此时二极管D₆、D₇不发光，二蜂鸣器不响；当本实用新型处于接收工作状态时，因此时N₈、N₉、N₁₀组成的RS触发器输出为低电平，该低电平加至IC₉的2脚，故IC₉的输出脚3翻转，变为高电平，此时二发光二极管D₆、D₇发光提醒驾驶员注意，同时二蜂鸣器发出蜂鸣报警声，实现同时进行声光报警。

本实用新型探测过程中各有关集成电路的工作时序图见图3，IC₄的输出Q₁₂端的波形为2HZ脉冲信号，在Q₁₂为高电平时，N₇、R₁、W₁、C₂组成的振荡电路的输出经A₆比较器后输出0.3ms的脉冲振荡信号，图中A6－7代表A6第7脚的输出信号的波形，该脉信号转换成声波信号经发射器1向外发射，探测器2探测到该声波信号后，将其转换为40KHZ电脉冲信号输至放大器A₃，使A₃的输出成为一脉冲信号，图中A_3－8表示放大器A₃的8脚输出信号波形；在该脉冲信号的上升沿，IC₈内部禁止输入信号即图中的信号波形10向高电平翻转，存储输入信号即图中的信号波形11向低电平翻转，当没有探测信号输入时，IC₈内部禁止输入信号即图中的信号波形12和存储输入信号即图中民信号波形13均在Q₁₂的下降沿翻转。

本实用新型的防盗报警功能是这样实现的，如图4所示，集成电路IC₁₂由A₈、A₉、A₁₀组成为一四运算放大器（如IN4148），IC₁₀由A₇组成，为一高增益单运算放大器（如A3140），IC₁₄为一单时基电路（如ICM7555）。IC₁₁的输出电压（9V）为A₇、A₈、A₉、A₁₀提供工作电压，IC₁₃的输出电压（5V）为A₁₀提供基准电压，工作时，合上S₃，则IC₁₄及其外围电阻W₄、电容器C₂₅、C₂₆组成的CMOS振荡器通过调整参数（W₄阻值）可产生满幅方波振荡信号（频率为40KHZ）并驱动超声波发射器T连续发射40KHZ的超声波信号（该信号（在选定C₂₅、C₂₆参数时）可通过调节W₄获得），超声波接收器R和AA₈、A₉连同比输器A₁₀组成接收机，当有人撬动车门或进入车内时，则发射器T发出的声波信号遇到人体发生反射，由超声波多普勒效应，反射回来的超声波会发生频率偏移，则超声波接收器R将接收到二个不同频率组成的拍频（40KHZ和偏移频率），此拍频信号经运算放大器A放大和D₈检波后滤掉40KHZ的信号，由C₁₉、R₂₇组成的低通滤波器检出多普勒信号，再经运算放大器A₈放大，D₉、D₁₀整流后，将多普勒信号转换成直流电平，再经过运放A₉进行对数放大后，送至比较器A₁₀，由于基准电压为5V，当放大信号超过5V时（即高电平），比较器A₁₀翻转，输出高电平，推动三极管BG导通，使继电器线圈J得电，吸合触点。由于触点是并接在汽车喇叭电路的开关接钮上，故使汽车喇叭自动鸣号，以示报警，直至目标离开发射区才停止。当无人进入车内时，由于电路设计，使A₁₀的输入比较电压低于5V（约3V），故比较器A₁₀不工作，无报警信号。

本实用新型的优点是当进行倒车时，可以指示车后目标距离，同时发出声光报警，利于驾驶员进行必要的操作，且不增加驾驶员的操作负担，当有外人入车时，可以鸣喇叭进行报警，起到防盗作用。

实施例：按本实用新型技术解决方案设计的一种车用测距、防盗雷达，其外壳全部采用塑料件，集成电路IC₁、IC₂、IC₃、IC₄、IC₅、IC₆、IC₇、IC₈、IC₉、IC₁₀、IC₁₁、IC₁₂、IC₁₃、IC₁₄分别采用CD4049、CD4093、7805、CD4060、LM324、CD4030、LM393、ICM7224、ICM7555、CA3140、7809、LM324、7805、ICM7555，发射器采用T40－16K，接收器采用R40－16K，数码管采用LTS546R，其它均为市售电阻电容二极管，三极管BG采用了DG₈，蜂鸣器采用HMBOSM，其有效测量距离为人≤3m，物体≤5m，防盗距离人≤2m。

Claims (6)

1、一种车用测距、防盗雷达，由测距显示、报警和防盗报警二部分组成，包括IC₁-IC₁₄十四块集成电路以及声波发射器、接收器、数码管、蜂鸣器等；其特征在于六倒向缓冲转换器IC₁的二输出端2和4(N₁的2和N₂的4)接发射器1的负极，其二输出端12和15(N₅的12和N₆的15)接该发射器1的正端；探测器2的正端接低功耗四运算放大器IC₅的输出脚14(A₄的输出端14)，负端接人一电阻R₉后人其输入端9(A₃的输入端9)；14位串行二进制计数分频/振荡器IC₄的2脚(Q₁₂)接入IC₈的33脚( RESET)，又接入电容器C₁₁后接至IC₂的1脚(N₇的输入脚1)，其9脚(CIC)接入计数、锁存、译码、驱动器IC₈的34脚(CNT)，接入电容C₁₀和电阻R₁₂后与其11脚( RS)相接，电容器C₁₀与电阻R₁₂的接点间接入由可变电阻W₂和电阻R₁₁组成的串联回路后接入14位串行二进制计数分频/振荡器IC₄的10脚( R_iS )；二输入四与非门施密特触发器IC₂的2脚(N₇的输入脚2)接入电容器C₂后接地，其输出脚3(N₇的输出)接入由电阻R₁和可变电阻W₁组成的串联回路后接至其2脚(N₇的输入脚2)，又其1脚(N₇的输入端1)接至低功耗、四运算放大器IC₅的输入脚3(A₁的输入端3)，该低功耗、四运算放大器IC₂的另一输入端2(A₂的输入端2)接至低功耗低失调电压双比较器IC₇的6脚(A6的输入端6)；二输入器与非门施密特触发器IC₂的输出脚10(N₉的输出端10)接入电容器C₁₂和R₁₃组成的串联回路后至5V电源(即三端稳压器IC₁₃的输出端)，又直接接至计数、锁存、译码、驱动器IC₈的31脚( CNTINH)，单时基电路IC₉的2脚；电容器C₁₂和R₁₃的接点间接入四异或门电路IC₆的1脚(N₁₁的输入端)，IC₆的2脚(N₁₁的输入端2)接地，其输出端3接入计数、锁存、译码、驱动器IC₈的34脚( STORE)；单时基电路IC₁₄的3脚串接可变电阻W₄后接人其2脚，其6脚和5脚分别接入电容器C₂₆和C₂₅后接至地，又在其3脚和地之间接有一发射器T；三端稳压器IC₁₁的输出端(9V)串联电阻R₂₂和R₂₃后接入一接收器R至地；低功耗，四运算放大器IC₁₂的输人端12(A₁₀的输人端12)接至其8脚(A₉的输出端8)，其13脚(A₁₀的另一输入端13)接比较电平(5V)；三极管BG的集电极串人一继器线圈后至三端稳压器IC₁₁的输出(9V)。

2、根据权利要求1所述之雷达，其特征在于14位串行二进制计数／分频／振荡器IC₂的外接电阻R₁₂、W₂、R₁₁、C₁₀的参数选择使其振荡输出频率（即其9脚输出）为17.05KHZ。

3、根据权利要求1所述之雷达，其特征在于二输入四与非门施密特触发器IC₂的输出端3（N₇的输出）和输入端2（N₇的输入端2）中所接电阻R₁、W₁及其2端（N₇的输入端2）所接的电容器C₂的参数选择使其能产生0.3ms振荡脉冲信号。

4、根据权利要求1所述之雷达，其特征在于二输入四与非门施密特触发器IC₂的外接电阻W₄、电容器C₂₅、C₂₆、的参数选择使其产生频率为40KHZ满幅方波振荡信号。

5、根据权利要求1所述之雷达，其特征在于继电器J的二触点并接在汽车喇叭的按钮开关上。

6、根据权利要求1所述之雷达，其特征在于其发射器和接收器R是配对的。

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