专利名称：一种超声波收发一体测距装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测距装置，尤其涉及一种超声波收发一体测距装置。
背景技术：
超声波指向性强，因而常用于距离的测量。利用超声波检测往往比较迅速、方便、 计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机 器人，汽车安全，流量测量等上得到了广泛的应用。目前的超声波测距装置，主要采用集成电路，发射功率有限。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种发射功率可调的超声波收发 一体测距装置。超声波收发一体测距装置包括微处理器模块、超声波收发一体电路、选频放大电 路、显示模块，微处理器模块输出显示信号至显示模块，微处理器模块输出控制信号至超声 波收发一体电路，超声波收发一体电路与选频放大电路相连，选频放大电路输出至微处理 器模块；其中，微处理器模块，用于发送超声波控制信号、接收超声波反馈信号、控制显示模块显 示、与上位机通信；超声波收发一体电路，用于接收所述微处理器模块的控制信号驱动超声波换能器 发出超声波，并接收返回的超声波信号并放大；选频放大电路，用于接收所述超声波收发一体电路输出的信号进行选频放大后输 出；显示模块用于接收微处理器的显示信号并显示测得的距离。所述的超声波收发一体电路内部连接关系为三极管Ql基极与电阻Rl—端、电阻 R2 —端、电容Cl 一端相连，电阻Rl另一端与电容Cl另一端相连，电阻R2另一端接地，三极 管Ql发射极接地，三极管Ql集电极与电阻R3 —端、三极管Q2基极、三极管Q3基极相连， 三极管Q2集电极与电阻R3另一端、超声波换能器供电电源VDD相连，三极管Q2发射极与 二极管Dl阳极相连，三极管Q3发射极与二极管Dl阴极、二极管D2阴极、超声波换能器一 端相连，三极管Q3集电极接地，超声波换能器另一端接地，二极管D2阳极与电阻R4 —端、 电容C2 —端、电容C3负极相连，电容C2另一端接地，电容C3正极与三极管Q4基极、电阻 R6 —端相连，三极管Q4集电极与三极管Q5基极、电阻R7 —端相连，电阻R4另一端与电容 C4正极、电阻R7另一端、电阻RlO —端相连，三极管Q4发射极与电阻R8 —端相连，电阻R8 另一端与电阻R9 —端、电阻R14 —端相连，电阻R9另一端接地，电阻R14另一端通过电容 Cll与三极管Q6发射极、电阻R17 —端、电容ClO正极相连，电阻R17另一端接地，三极管 Q5发射极通过电阻R12与电阻R6另一端、电阻R13 —端、电容C6 —端相连，电阻R13另一 端与电容C6另一端接地，三极管Q5集电极与电阻Rll —端、电容C7 —端相连，电容C7另一端与电阻R15 —端、电阻R16 —端三极管Q6基极相连，电阻R16另一端接地，三极管Q6 集电极与电阻RlO另一端、电阻Rll另一端、电阻R15另一端、电阻R20 —端、三极管Q7集 电极、供电端VCC相连，三极管Q7基极与电容ClO负极、电阻R20另一端、电阻R21 —端相 连，电阻R21另一端接地，三极管Q7发射极通过电阻R18接地。
所述的选频放大电路内部连接关系为电容Cl 一端通过电感Ll与电容C2 —端、 电感L2 —端，电容C3 —端相连，电容C2另一端与电感L2另一端接地，三极管Ql的基极与 电容C3的另一端、电阻R5的一端相连，三极管Ql的发射极通过可变电阻R6接地，三极管 Ql的集电极与电阻Rl —端、三极管Q2基极相连，三极管Q2的发射极与电阻R5另一端、电 阻R9 —端、电容C6正极相连，电阻R9另一端与电容C6负极接地，三极管Q2集电极与电阻 R7 一端、电容C4 一端相连，三极管Q3基极与电容C4另一端、电阻R8 —端相连，三极管Q3 发射极接地，三极管Q3集电极与电阻R3 —端、电容C5 —端相连，三极管Q4基极与电容C4 另一端、电阻R4 —端相连，电阻R4另一端接地，三极管Q4发射极接地，三极管Q4集电极与 电阻R2 —端相连，电阻Rl另一端与电阻R7另一端、电阻R8另一端、电阻R3另一端、电阻 R2另一端、供电端VCC相连。本实用新型与现有技术相比具有的有益效果使用分立元件，成本低，发射功率可 调，收发可由同一超声波换能器实现。

图1是超声波收发一体测距装置结构框图；图2是超声波收发一体电路原理图；图3是选频放大电路原理图；图4是超声波收发一体测距装置实施流程图。
具体实施方式
如图1所示，超声波收发一体测距装置包括微处理器模块、超声波收发一体电路、 选频放大电路、显示模块，微处理器模块输出显示信号至显示模块，微处理器模块输出控制 信号至超声波收发一体电路，超声波收发一体电路与选频放大电路相连，选频放大电路输 出至微处理器模块；其中，微处理器模块，用于发送超声波控制信号、接收超声波反馈信号、控制显示模块显 示、与上位机通信；超声波收发一体电路，用于接收所述微处理器模块的控制信号驱动超声波换能器 发出超声波，并接收返回的超声波信号并放大；选频放大电路，用于接收所述超声波收发一体电路输出的信号进行选频放大后输 出；显示模块用于接收微处理器的显示信号并显示测得的距离。如图2所示，超声波收发一体电路内部连接关系为三极管Ql基极与电阻Rl — 端、电阻R2 —端、电容Cl 一端相连，电阻Rl另一端与电容Cl另一端相连，电阻R2另一端 接地，三极管Ql发射极接地，三极管Ql集电极与电阻R3 —端、三极管Q2基极、三极管Q3 基极相连，三极管Q2集电极与电阻R3另一端、超声波换能器供电电源VDD相连，三极管Q2发射极与二极管Dl阳极相连，三极管Q3发射极与二极管Dl阴极、二极管D2阴极、超声波换能器一端相连，三极管Q3集电极接地，超声波换能器另一端接地，二极管D2阳极与电阻 R4 —端、电容C2 —端、电容C3负极相连，电容C2另一端接地，电容C3正极与三极管Q4基 极、电阻R6 —端相连，三极管Q4集电极与三极管Q5基极、电阻R7 —端相连，电阻R4另一 端与电容C4正极、电阻R7另一端、电阻RlO —端相连，三极管Q4发射极与电阻R8 —端相 连，电阻R8另一端与电阻R9 —端、电阻R14 —端相连，电阻R9另一端接地，电阻R14另一 端通过电容Cll与三极管Q6发射极、电阻R17 —端、电容ClO正极相连，电阻R17另一端接 地，三极管Q5发射极通过电阻Rl2与电阻R6另一端、电阻Rl3 —端、电容C6 —端相连，电阻 R13另一端与电容C6另一端接地，三极管Q5集电极与电阻Rll —端、电容C7 —端相连，电 容C7另一端与电阻R15 —端、电阻R16 —端三极管Q6基极相连，电阻R16另一端接地，三 极管Q6集电极与电阻RlO另一端、电阻Rll另一端、电阻R15另一端、电阻R20 —端、三极 管Q7集电极、供电端VCC相连，三极管Q7基极与电容ClO负极、电阻R20另一端、电阻R21 一端相连，电阻R21另一端接地，三极管Q7发射极通过电阻R18接地。如图3所示，选频放大电路内部连接关系为电容Cl 一端通过电感Ll与电容C2 一端、电感L2 —端，电容C3 —端相连，电容C2另一端与电感L2另一端接地，三极管Ql的 基极与电容C3的另一端、电阻R5的一端相连，三极管Ql的发射极通过可变电阻R6接地， 三极管Ql的集电极与电阻Rl —端、三极管Q2基极相连，三极管Q2的发射极与电阻R5另 一端、电阻R9 —端、电容C6正极相连，电阻R9另一端与电容C6负极接地，三极管Q2集电 极与电阻R7 —端、电容C4 一端相连，三极管Q3基极与电容C4另一端、电阻R8 —端相连， 三极管Q3发射极接地，三极管Q3集电极与电阻R3 —端、电容C5 —端相连，三极管Q4基极 与电容C4另一端、电阻R4 —端相连，电阻R4另一端接地，三极管Q4发射极接地，三极管Q4 集电极与电阻R2 —端相连，电阻Rl另一端与电阻R7另一端、电阻R8另一端、电阻R3另一 端、电阻R2另一端、供电端VCC相连。如图4所示，工作时，通过微处理器内置软件的操作，微处理器输出与超声波换能 器频率匹配的脉冲信号至超声波收发一体电路，经配对三极管Q2、Q3的驱动放大，将幅值 为VDD的脉冲信号加到超声波换能器的两端，同时由于二极管D2的单向导通性，发射信号 的高幅值不能加载到接收电路部分，如要加大发射功率，只需提高VDD的电压值。由于发送 和接收使用的是同一超声波换能器，发送的脉冲信号在超声波换能器上产生的余波会导致 接收电路接收到信号，所以需要延时一段时间，延时时间与发送脉冲长度和超声波换能器 本身性能相关。微处理器设定一个超时时间，超时时间以测量该装置的最大可测距离时超 声波所需的最大时间为准，如果该时间段内没有接收到返回的超声波信号，则微处理器做 出错处理，如果该时间段内接收到返回的超声波信号，则超声波换能器两端产生同发送频 率的微弱正弦信号并混杂其他频率干扰信号，通过接收部分电路的放大，信号输出至选频 放大电路，选频放大电路中，电容Cl、C2、电感Ll、L2组成的带通滤波器，通过Cl、C2、Ll、L2 的参数匹配，可以使输入的超声波反馈信号只有同发射频率的部分通过，由于滤波器对信 号的衰减，后面还需要再次进行信号放大，最终的输出信号接至微处理器的中断输入脚，当 中断触发时，可得到超声波从发射到接收所经历的时间，这时微处理器可根据当前温度查 询内置的超声波速度与温度对应关系表而得的超声波速度计算而得超声波探头至障碍物 的距离。
权利要求一种超声波收发一体测距装置，其特征在于包括微处理器模块、超声波收发一体电路、选频放大电路、显示模块，微处理器模块输出显示信号至显示模块，微处理器模块输出控制信号至超声波收发一体电路，超声波收发一体电路与选频放大电路相连，选频放大电路输出至微处理器模块；其中，微处理器模块，用于发送超声波控制信号、接收超声波反馈信号、控制显示模块显示、与上位机通信；超声波收发一体电路，用于接收所述微处理器模块的控制信号驱动超声波换能器发出超声波，并接收返回的超声波信号并放大；选频放大电路，用于接收所述超声波收发一体电路输出的信号进行选频放大后输出；显示模块用于接收微处理器的显示信号并显示测得的距离。
2.根据权利要求1所述的一种超声波收发一体测距装置，其特征在于所述超声波收发 一体电路内部连接关系为三极管Ql基极与电阻Rl —端、电阻R2 —端、电容Cl 一端相连， 电阻Rl另一端与电容Cl另一端相连，电阻R2另一端接地，三极管Ql发射极接地，三极管 Ql集电极与电阻R3 —端、三极管Q2基极、三极管Q3基极相连，三极管Q2集电极与电阻R3 另一端、超声波换能器供电电源VDD相连，三极管Q2发射极与二极管Dl阳极相连，三极管 Q3发射极与二极管Dl阴极、二极管D2阴极、超声波换能器一端相连，三极管Q3集电极接 地，超声波换能器另一端接地，二极管D2阳极与电阻R4 —端、电容C2 —端、电容C3负极相 连，电容C2另一端接地，电容C3正极与三极管Q4基极、电阻R6 —端相连，三极管Q4集电 极与三极管Q5基极、电阻R7 —端相连，电阻R4另一端与电容C4正极、电阻R7另一端、电 阻RlO —端相连，三极管Q4发射极与电阻R8 —端相连，电阻R8另一端与电阻R9 —端、电 阻R14 —端相连，电阻R9另一端接地，电阻R14另一端通过电容Cll与三极管Q6发射极、 电阻R17 —端、电容ClO正极相连，电阻R17另一端接地，三极管Q5发射极通过电阻R12与 电阻R6另一端、电阻Rl3 —端、电容C6 —端相连，电阻Rl3另一端与电容C6另一端接地， 三极管Q5集电极与电阻Rll —端、电容C7 —端相连，电容C7另一端与电阻R15 —端、电阻 R16 一端三极管Q6基极相连，电阻R16另一端接地，三极管Q6集电极与电阻RlO另一端、 电阻Rll另一端、电阻R15另一端、电阻R20 —端、三极管Q7集电极、供电端VCC相连，三极 管Q7基极与电容ClO负极、电阻R20另一端、电阻R21 —端相连，电阻R21另一端接地，三 极管Q7发射极通过电阻R18接地。
3.根据权利要求1所述的一种超声波收发一体测距装置，其特征在于所述选频放大电 路内部连接关系为电容Cl 一端通过电感Ll与电容C2 —端、电感L2 —端，电容C3 —端相 连，电容C2另一端与电感L2另一端接地，三极管Ql的基极与电容C3的另一端、电阻R5的 一端相连，三极管Ql的发射极通过可变电阻R6接地，三极管Ql的集电极与电阻Rl —端、三 极管Q2基极相连，三极管Q2的发射极与电阻R5另一端、电阻R9 —端、电容C6正极相连， 电阻R9另一端与电容C6负极接地，三极管Q2集电极与电阻R7 —端、电容C4 一端相连，三 极管Q3基极与电容C4另一端、电阻R8 —端相连，三极管Q3发射极接地，三极管Q3集电极 与电阻R3 —端、电容C5 —端相连，三极管Q4基极与电容C4另一端、电阻R4 —端相连，电 阻R4另一端接地，三极管Q4发射极接地，三极管Q4集电极与电阻R2 —端相连，电阻Rl另 一端与电阻R7另一端、电阻R8另一端、电阻R3另一端、电阻R2另一端、供电端VCC相连。
专利摘要本实用新型公开了一种超声波收发一体测距装置。它包括微处理器模块、超声波收发一体电路、选频放大电路、显示模块，微处理器模块输出显示信号至显示模块，微处理器模块输出控制信号至超声波收发一体电路，超声波收发一体电路与选频放大电路相连，选频放大电路输出至微处理器模块。本实用新型的有益效果使用分立元件，成本低，发射功率可调，收发可由同一超声波换能器实现。
文档编号G01S15/08GK201637847SQ20102016144
公开日2010年11月17日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者朱钱虎 申请人:杭州山科电子技术开发有限公司