CN2791662Y

CN2791662Y - 一种超声波测距装置

Info

Publication number: CN2791662Y
Application number: CN 200520055708
Authority: CN
Inventors: 周国英; 郭浩贤; 杨兆航
Original assignee: DONGGUAN JINGCHENG ELECTRONICS Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN JINGCHENG ELECTRONICS Co Ltd
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2015-03-17

Abstract

本实用新型公开了一种超声波测距装置，尤其是一种利用超声波反射测量距离装置，包括供电单元、超声波换能单元、MCU控制单元、输入信号放大检波整形单元、输出信号控制单元、提示控制单元以及提示单元，所述MCU控制单元将信号通过输出信号控制单元由超声波换能单元发射出去，超声波换能单元收到信号通过输入放大检波整形单元送回给MCU控制单元，所述MCU控制单元通过计算发射信号与接收到信号之间的时间，判断障碍物到超声波测距装置的距离，并与预设的距离范围进行对比，然后产生相应控制信号送给提示单元显示出来，由于该装置使用了集成电路，使电路结构简单，电路工作可靠、稳定性高，成本降低，为该装置容易普及创造了条件。

Description

一种超声波测距装置

技术领域

本实用新型涉及一种超声波测距装置，特别涉及一种利用超声波反射测量距离装置。

背景技术

在这个信息化很高的时代，电视、电脑显示器等设备已经大面积普及，显然这类设备的辐射一直危害着人们的健康，这种危害逐渐也成为人们关注的一个焦点，如果人体距离这种设备越近辐射就越强，危害也就越大，人们都在想方设法减少这些辐射，但毕竟这些辐射在较长一段时间内无法根除，如果能在这些会产生辐射的电器设备配上超声波测距装置，测试使用者与该设备的距离，使人们可以认识到应该与该设备保持一定的距离，可以在一定程度上的减少辐射的危害。公知的许多超声波测距装置，大部分都应用在汽车倒车、飞机等，需要精确度极高，所以这类装置价格都比较昂贵，不容易普及。公知的超声波测距装置，如图1，一般都包含超声波换能单元、收/发电路单元、微机处理单元、指示仪表，存在电路复杂、成本高、断电易丢失数据缺点。而专利CN2169142Y所述超声波测距装置虽然改善了分辨能力、探测能力、准确度，但还是难逃电路相对复杂、成本较高的问题，使这类装置特别难于在一些准确度要求不高、成本要求相对较低的设备上普及使用，比如说在家用电视、办公用电脑显示器等设备上普及使用。

实用新型内容

为了解决上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种超声波测距装置，其利用一些集成度较高的集成电路，使电路结构简单，达到成本降低的目的。

本实用新型所提供的超声波测距装置，如图2所示，包括供电单元、超声波换能单元、MCU控制单元、以及提示单元，还包括输入信号放大检波整形单元、输出信号控制单元，所述供电单元将电能分别供给所需单元，MCU控制单元将信号通过输出信号控制单元由超声波换能单元发射出去，超声波换能单元接收到障碍物的返回信号通过输入放大检波整形单元送回给MCU控制单元，所述MCU控制单元通过计算发射信号与接收到信号之间的时间，判断障碍物到超声波测距装置的距离，并与预设的距离范围进行对比，然后产生相应控制信号送给提示单元，把这个距离以不同的形式提示出来。

本实用新型所提供进一步细化的超声波测距装置，如图3、4、5所示，包括供电单元、超声波换能单元、MCU控制单元、提示控制单元，还包括输入信号放大检波整形单元、输出信号控制单元以及发光提示电路、发声提示电路、安全区发光提示电路，所述供电单元分别供给所述超声波换能单元、输入信号放大检波整形单元、输出信号控制单元、MCU控制单元以及发光提示电路、安全区发光提示电路，为这些单元提供电能，MCU控制单元将具有一定频率的脉冲信号通过输出信号控制单元由超声波换能单元的发射头以超声波的形式发射出去，超声波换能单元的接收头收到障碍物的返回波转换成电信号通过输入放大检波整形单元送回给MCU控制单元，所述MCU控制单元通过计算发射信号与接收到信号之间的时间，可以算出障碍物到超声波测距装置的距离，并将这个距离转换成提示控制信号通过提示控制单元分别送给发光提示电路、发声提示电路、安全区发光提示电路，把这个距离以更加友好的方式提示出来。

由于本实用新型所述的超声波测距装置，使用了集成度较高的集成电路，使电路结构简单，电路工作可靠、稳定性高，同时还降低超声波测距装置的成本，为超声波测距装置容易普及创造了条件。

下面结合附图，对本实用新型进行说明。

附图说明

图1是现有超声波测距装置的电路原理框图

图2是本实用新型第一种电路原理框图；

图3是本实用新型第二种电路应用原理框图；

图4是本实用新型第三种电路应用原理框图；

图5是本实用新型第四种电路应用原理框图；

图6是一种实现本实用新型的具体电路图。

具体实施方式

本实用新型所提供进一步细化的超声波测距装置，如图3、4、5所示，包括供电单元、超声波换能单元、MCU控制单元、提示控制单元，还包括输入信号放大检波整形单元、输出信号控制单元以及发光提示电路、发声提示电路、安全区发光提示电路，所述供电单元分别供给所述超声波换能单元、输入信号放大检波整形单元、输出信号控制单元、MCU控制单元以及发光提示电路、安全区发光提示电路，为这些单元提供电能，MCU控制单元将具有一定频率的脉冲信号通过输出信号控制单元由超声波换能单元的发射头以超声波的形式发射出去，超声波换能单元的接收头收到障碍物的返回波转换成电信号通过输入放大检波整形单元送回给MCU控制单元，所述MCU控制单元通过计算发射信号与接收到信号之间的时间，可以算出障碍物到超声波测距装置的距离，并将这个距离转换成提示控制信号通过提示控制单元分别送给发光提示电路、发声提示电路、安全区发光提示电路，把这个距离以更加友好的方式显示出来。

本实用新型所述的超声波测距装置的具体实施方式，如图6，具有：

供电单元，包括电源BAT1、滤波电容C1，所述电源BAT1的两端并接有一极性电容C1，电容C1的正极与电源BAT1的正极相连，供给所需电路；

超声波换能单元，包括发射头TX1、接收头RX1、匹配电阻R4，接收头RX1两端并接匹配电阻R4，发射头TX1、接收头RX1的一端连接到电源的负极，负责超声波与电信号的换能工作；

MCU控制单元，包括单片机U2，可以是单片机EM78P153S，单片机U2的电源端VDD和接地端VSS对应连到电源BAT1的正极和负极，单片机的电源端VDD到地之间还连接有一滤波电容C10，单片机U2集中控制整个电路的运作；

输出信号控制单元，包括限流电阻R1、开关PNP三极管Q1、限流电阻R0、升压器T1，所述单片机U2的发射输出控制引脚P51，可以将一个40KHz的信号通过限流电阻R1送给开关三极管Q1的基极，开关三极管Q1的集电极连到电源BAT1的正极，开关三极管Q1的发射极依次通过限流电阻R0、升压器T1的初级线圈连到电源BAT1的负极，升压器T1的此级线圈与发射头的两端连接，发射头与输出控制单元就构成了完整的发射电路，可以将40KHz的信号发射出去；

输入信号放大检波整形单元，包括电源抑制电感L1；偶合电容C3、C4、三极管Q2、反馈电阻R5、R6、偏置电阻R7、三极管Q2、检波整形集成电路U1以及它的外围偏置电容C5、C6和偏置电阻R8、R9、R10；接收头一端接负极，另一端将已经被接收头RX1转换成40KHz电信号的超声波信号的通过偶合电容C3分别送到组成输入信号一级放大电路的反馈电阻R5的一端和NPN三极管Q2的基极，反馈电阻R5的另一端连到三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连到电源负极，三极管Q2的集电极依次通过偏置电阻R7、电源抑制电感L1连到电源正极；输入信号一级放大电路的输出端三极管Q2的集电极将输出信号通过偶合电容C4送到组成输入信号二级放大电路的反馈电阻R6的一端和NPN三极管Q3的基极，反馈电阻R6的另一端连到三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极连到电源负极，输入信号二级放大电路的输出端三极管Q3的集电极将输出信号送到检波整形集成电路U1的输入端IN；所述检波整形集成电路U1的电源端VCC和接地端GND对应与电源的正负极相连，引脚C1依次经过电容C5、电阻R8连接到电源负极，引脚C2经过电容C6连接到电源负极，引脚F0、OUT对应经过电阻Rg、R10连接到电感L1与电阻R7之间的接点，用以获得偏置电压，检波整形集成电路U1的输出端OUT将信号送给单片机U2的输入引脚P62，这样就构成完整的超声波输入电路，可以将被接收头RX1收到40KHz信号转换成电控制信号传给单片机U2集中处理；

提示控制单元，包括开关SW1，所述开关SW1连在单片机U2的引脚P60与电源负极之间，当处于危害距离范围时，用来切换同时发声发光或单独发光。

提示单元，包括喇叭SP1，喇叭SP1两脚连接在单片机U2的引脚P52、P53，当MCU控制单元通过计算发射信号与接收到信号之间的时间，判断障碍物到超声波测距装置的距离，如果该距离与超出预设的安全距离范围，则用喇叭发声提示超出安全距离，即进入危害距离范围。

或所述提示单元，还可以包括红色发光二极管D1、D2以及限流电阻R2，发光二极管的阳极均接到电源正极，发光二极管D1、D2的阴极相连后通过限流电阻R2连到单片机U2的引脚P66，当MCU控制单元通过计算发射信号与接收到信号之间的时间，判断障碍物到超声波测距装置的距离，如果该距离与超出预设的安全距离范围，则用红灯闪烁提示超出安全距离，即进入危害距离范围。

或所述提示单元，还可以包括蓝色发光二极管D3、D4以及限流电阻R3，发光二极管的阳极均接到电源正极，发光二极管D3、D4的阴极相连后通过限流电阻R3连到单片机U2的引脚P67，当MCU控制单元通过计算发射信号与接收到信号之间的时间，判断障碍物到超声波测距装置的距离，如果该距离处于预设的安全距离范围，则用蓝灯闪烁提示障碍物处于安全距离范围。

或所述提示单元，还可以包括喇叭SP1、发光二极管D1、D2、D3、D4以及发光二极管的限流电阻R2、R3，发光二极管的阳极均接到电源正极，红色发光二极管D1、D2的阴极相连后通过限流电阻R2连到单片机U2的引脚P66，当MCU控制单元通过计算发射信号与接收到信号之间的时间，判断障碍物到超声波测距装置的距离，如果该距离与超出预设的安全距离范围，则用红灯闪烁或喇叭发声提示超出安全距离，即进入危害距离范围，蓝色发光二极管D3、D4的阴极相连后通过限流电阻R3连到单片机U2的引脚P67，当MCU控制单元通过判断计算出来的距离，如果该距离与处于预设的安全距离范围，则用蓝灯闪烁用来提示障碍物处于安全距离范围。

上述所述供电单元可以是构成电源BAT1的电池组成，也可以是一个取电接口电路，比如从电脑的USB接口、串行口等取出电源的接口电路，或者是一个DC插座，由外接电源适配器供电；所述输入信号放大检波整形单元的输入信号一级、二级放大电路是为了增加超声波测距装置的测量距离的，不能理解成为该装置的限制，即在距离要求不远时，是可以不选用该部分电路；所述提示单元的使用了红色、蓝色发光二极管，也不能认为是该电路的限制，是可以根据需要使用任意颜色的发光二极管的；上述电路具体连接方式仅仅是本实用新型的一种应用，只要是这种电路连接方式是等效代换的，也属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种超声波测距装置，包括供电单元、超声波换能单元、MCU控制单元以及提示单元，其特征在于还包括输入信号放大检波整形单元、输出信号控制单元，所述供电单元将电能分别供给所需单元，MCU控制单元将信号通过输出信号控制单元由超声波换能单元发射出去，超声波换能单元接收到障碍物的返回信号通过输入放大检波整形单元送回给MCU控制单元，所述MCU控制单元通过计算发射信号与接收到信号之间的时间，判断障碍物到超声波测距装置的距离，并与预设的距离范围进行对比，然后产生相应控制信号送给提示单元显示出来。

2.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于：所述MCU控制单元与提示单元之间还串联有一提示控制单元，用以控制提示单元。

3.根据权利要求2所述的超声波测距装置，其特征在于：所述提示控制单元，包括开关SW1，开关SW1连所述MCU控制单元，用来切换提示单元的状态。

4.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于：所述供电单元是一组电池或一个取电接口电路或它们的组合。

5.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于：所述提示单元是发光提示电路或发声提示电路或安全区发光提示电路。

6.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于：所述提示单元是发光提示电路和发声提示电路组合，它们均连接到MCU控制单元。

7.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于：所述提示单元是发光提示电路和发声提示电路以及安全区发光提示电路的组合，它们均连接到MCU控制单元。

8.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于：所述输出信号控制单元，包括限流电阻R1、开关PNP三极管Q1、限流电阻R0、升压器T1，所述MCU控制单元将输出信号通过限流电阻R1送给开关三极管Q1的基极，开关三极管Q1的集电极连到电源BAT1的正极，开关三极管Q1的发射极依次通过限流电阻R0、升压器T1的初级线圈连到电源BAT1的负极，升压器T1的次级线圈连到所述超声波换能单元，将信号发射出去。

9.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于：所述输入信号放大检波整形单元，包括电源抑制电感L1，偶合电容C3、C4、三极管Q2、反馈电阻R5、R6、偏置电阻R7、三极管Q2、检波整形集成电路U1以及它的外围偏置电容C5、C6和偏置电阻R8、R9、R10，所述超声波换能单元将收到信号的通过偶合电容C3分别送到反馈电阻R5的一端和NPN三极管Q2的基极，反馈电阻R5的另一端连到三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连到电源负极，三极管Q2的集电极依次通过偏置电阻R7、电源抑制电感L1连到电源正极，三极管Q2的集电极将输出信号通过偶合电容C4送到反馈电阻R6的一端和NPN三极管Q3的基极，反馈电阻R6的另一端连到三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极连到电源负极，三极管Q3的集电极将输出信号送到检波整形集成电路U1的输入端IN，引脚C1依次经过电容C5、电阻R8连接到电源负极，引脚C2经过电容C6连接到电源负极，引脚F0、OUT对应经过电阻R9、R10连接到电感L1与电阻R7之间的接点，检波整形集成电路U1的输出端OUT将信号送给MCU控制单元。

10.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于：所述提示单元，包括喇叭SP1、发光二极管D1、D2、D3、D4以及发光二极管的限流电阻R2、R3，发光二极管的阳极均接到电源正极，发光二极管D1、D2的阴极相连后经过限流电阻R2和发光二极管D3、D4的阴极相连后通过限流电阻R3以及喇叭SP1分别连到MCU控制单元。