CN2591642Y - 一种超声波测距装置 - Google Patents
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Abstract
一种超声波测距装置,它由超声波发生器[1]、脉冲调制器[2]、放大器[3]、发送换能器[4]、接收换能器[5]、滤波放大器[6]、检波器[7]、时钟脉冲发生器[8]、显示器[9]、蜂鸣器[10]和控制器[11]电路与部件组成,其控制器[11]用一片CPLD芯片实现。本实用新型能测量换能器与目标物体之间的距离,测试结果通过数码管显示,当实测距离小于预置门限值时,蜂鸣器报警。它体积小,功耗低,电路简单,调试方便,性能灵活可靠,可用于机动车倒车防撞、盲人探路和机器人定位等领域。
Description
1、技术领域
本实用新型属于电子测量技术领域,特别是涉及用于距离测量与报警的一种超声波测距装置。
2、背景技术
超声波测距在军事和民用领域中都有着重要的应用。但现有超声波测距装置的控制器,要么用标准集成电路芯片搭接,例如专利号为94227406.7的中国专利,要么用微处理器和相应软件实现,例如98242237.7号专利那样,其结构比较复杂,调试维修不够方便,性能不够可靠灵活,也不利于整个装置的微型化。
3、发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种体积小、功耗低、电路简单、调试方便、性能灵活可靠的超声波测距装置。
本实用新型是通过以下方式实现的:
一种超声波测距装置,包括:超声波发生器1、脉冲调制器2、放大器3、发送换能器4、接收换能器5、滤波放大器6、检波器7、时钟脉冲发生器8、显示器9、蜂鸣器10和控制器11,其中超声波发生器1、脉冲调制器2、放大器3和发送换能器4构成发射系统;接收换能器5、滤波放大器6和检波器7构成接收系统;其特征是:控制器11由一片CPLD器件实现,其外部引脚一部分与脉冲调制器2、检波器7和时钟脉冲发生器8的输出端相连,另一部分与显示器9和蜂鸣器10的输入端相连;CPLD内部装有采用动态扫描技术的显示控制器12,采用脉冲触发控制的计数器13,计数、报警与时序控制逻辑电路14,锁存器I15,锁存器II16,选择器17,比较器18和译码器19;报警控制与计数显示部分共用一组电路;超声波发生器1、脉冲调制器2和时钟脉冲发生器8都用同一种波形生成电路组成。
本实用新型的控制器由于采用一片CPLD器件实现,因而体积小,功耗低,电路简单,功能齐全,性能灵活可靠,可补偿声速变化对测量误差的影响,便于调试与维护。
4、附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意框图,图中:1为超声波发生器,2为脉冲调制器,3为放大器,4为发送换能器,5为接收换能器,6为滤波放大器,7为检波器,8为时钟脉冲发生器,9为显示器,10为蜂鸣器,11为控制器。
图2为控制器11的内部结构原理图,图中:12为显示控制器,13为计数器,14为计数、报警与时序控制逻辑电路,15为锁存器I,16为锁存器II,17为选择器,18为比较器,19为译码器。
5、具体实施方式
下面结合附图给出本实用新型的一个最佳实施例:
在图1中,超声波发生器1、脉冲调制器2和时钟脉冲发生器8都用555定时器组成,放大器3和滤波放大器6分别用MAX232和LM324组成,发送换能器4和接收换能器5选用R(T)40-16超声波换能器,检波器7用LM393组成,显示器9选用4位LED数码管,蜂鸣器10选用微型扬声器,控制器11用VHDL语言设计,并用一片CPLD器件MAX7064S44-10实现,其内部电路结构如图2所示。超声波发生器1和脉冲调制器2的输出通过一个两输入“与”门接放大器3的输入,放大器3的输出接发送换能器4;接收换能器5接滤波放大器6的输入,滤波放大器6的输出接检波器7的输入,检波器7的输出接控制器11的“接收”输入端(见图2),时钟脉冲发生器8的输出接控制器11的“时钟”输入端,脉冲调制器2的输出还接控制器11的“发送”输入端,显示器9接控制器11的“位选择”和“段信号”输出端,蜂鸣器10接控制器11的“报警驱动”输出端。超声波发生器1的输出频率取40KHz,脉冲调制器2的输出频率取2Hz,占空比取0.05%,滤波放大器6的放大倍数取60dB,时钟脉冲发生器8的输出频率取170.0KHz,显示结果为测量距离,单位为mm。实验结果表明,用该方案实现的超声波测距装置最大测量距离为8.6m,误差小于2.0mm,报警门限最小为1cm。
本实用新型的原理为:超声波发生器1根据换能器的要求产生40kHz左右的脉冲信号,同脉冲调制器2输出的调制脉冲相“与”后变成一个个脉冲串,经放大器3放大后由发送换能器4发出同频率的超声波;该超声波遇到障碍物时返回,由接收换能器5接收并转换为电信号,再经滤波放大器6放大和检波器7检波后变成一系列矩形脉冲。当调制脉冲到来时,控制器11启动内部计数器13开始对时钟脉冲发生器8输出的时钟脉冲计数;当收到回波时,控制器11使内部计数器13停止计数,并将计数值送到显示器9显示,同时将内部计数器13清零,等待下一个调制脉冲的到来。调节时钟脉冲发生器8的输出频率可以使显示器9显示的计数值等于实测距离,并可满足不同精度要求;改变脉冲调制器2的输出频率可改变显示数据更新的速度。在正式测量前可预置报警门限值,正式测量时若所测距离小于预置门限值,系统便通过蜂鸣器10发出报警信号。
本实用新型的用途比较广泛。例如,可用于汽车倒车防撞报警、盲人探路和移动机器人定位等领域,还可用做防盗与警戒报警器等。
Claims (2)
1.一种超声波测距装置,包括:超声波发生器[1]、脉冲调制器[2]、放大器[3]、发送换能器[4]、接收换能器[5]、滤波放大器[6]、检波器[7]、时钟脉冲发生器[8]、显示器[9]、蜂鸣器[10]和控制器[11];超声波发生器[1]、脉冲调制器[2]、放大器[3]和发送换能器[4]构成发射系统;接收换能器[5]、滤波放大器[6]和检波器[7]构成接收系统;其特征是:控制器[11]由一片CPLD器件实现,其外部引脚分别与脉冲调制器[2]、检波器[7]和时钟脉冲发生器[8]的输出端相连,与显示器[9]和蜂鸣器[10]的输入端相连;CPLD内部装有采用动态扫描技术的显示控制器[12]、采用脉冲触发控制的计数器[13]、控制逻辑电路[14]、锁存器I[15]、锁存器II[16]、选择器[17]、比较器[18]和译码器[19]。
2.根据权利要求1所述的一种超声波测距装置,其特征是控制逻辑电路[11]由计数控制、报警控制和时序控制三部分组成,报警控制与计数显示共用由计数器[13]、位序控制器[12]、锁存器I[15]、选择器[17]、译码器[19和显示器[9]组成的电路;超声波发生器[1]、脉冲调制器[2]和时钟脉冲发生器[8]采用同一种波形生成电路。
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GR01 | Patent grant | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |