[發(fā)明專利]兩線制主動編碼數(shù)字式超聲波傳感器探頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710031848.0
• 申請日: 2007-11-27
• 公開（公告）號: CN101179339A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曙光;彭波
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市番禺奧迪威電子有限公司
• 主分類號: H04B14/02
• 分類號: H04B14/02;H04B15/00
• 代理公司: 廣州市華創(chuàng)源專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 吳寶儀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明兩線制主動編碼數(shù)字式超聲波傳感器探頭屬于通信領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲波傳感器探頭。

背景技術(shù)

目前在壓電超聲波傳感器技術(shù)方面，根據(jù)對信號的處理方式，分為無源和有源兩種，無源方式下主機直接連接超聲波傳感器發(fā)射頭，發(fā)射頭的接收信號通過導(dǎo)線傳遞到主機后再作處理，此方式下幅度很小的接收信號通過長導(dǎo)線輸送，很容易受到外界干擾，即使在加上屏蔽線也不能完全解決此問題；有源方式則是在傳感器上加入放大線路，將傳感器接收到的信號放大后，再通過導(dǎo)線傳輸?shù)街鳈C，這樣能夠增大信噪比，加強抗干擾性，目前常用的處理方式是主機先對傳感器進行充電，然后再輸入相應(yīng)頻率的脈沖波形，傳感器內(nèi)置電路將脈沖波形轉(zhuǎn)換為發(fā)射電壓驅(qū)動超聲波發(fā)射頭工作，同時將回波信號進行放大，疊加在電源線上傳輸給主機，主機再對信號進行分離，通常得到的還是模擬信號，雖然相比普通的無源探頭信號增大了許多，但模擬信號依然容易受到干擾，包括電源上的干擾；部分有源線路中對模擬信號進行了轉(zhuǎn)化，將模擬信號轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號，但是沒有對發(fā)射和接受進行有效的隔離，而且受到主機電源的局限，通常只能發(fā)送簡單的仿數(shù)字信號，并非真正的數(shù)字信號，主機和傳感器之間傳遞的信息受到了很大的限制。傳感器內(nèi)有內(nèi)置的處理器，可以和主機同步或異步工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種主機和傳感器之間通過數(shù)據(jù)接收模塊及數(shù)據(jù)發(fā)送模塊建立對等的通訊模式，相互之間的信息傳輸是編碼方式，提高在傳輸過程中的抗干擾性，實現(xiàn)總線式信息傳遞，節(jié)省成本的兩線制編碼數(shù)字式超聲波傳感器探頭。

本發(fā)明的目的是通過以下措施來實現(xiàn)的，兩線制主動編碼數(shù)字式超聲波傳感器探頭是由主機和傳感器組成，主機與傳感器之間通過兩條導(dǎo)線連接，一條為信號線，一條為地線。在傳感器內(nèi)置電路中可以由主控模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波回波放大處理模塊、電源模塊組成。在工作過程中，主機通過信號線與傳感器連接，在雙方不產(chǎn)生通訊的時候，信號線保持高電平，此時信號線起到電源線的作用，傳感器內(nèi)部電路中的兩個獨立的電源模塊儲存電源。當(dāng)主機和探頭之間需要通訊的時候，電源模塊利用儲存的電能保證內(nèi)置電路的正常工作，此時信號線作為數(shù)據(jù)傳輸用，主機通過信號線發(fā)出數(shù)字編碼指令，傳感器中的數(shù)據(jù)傳輸模塊接收到信息并傳遞到主控模塊，主控模塊可以控制超聲波發(fā)射模塊進行工作，驅(qū)動超聲波傳感器。主控模塊解讀指令信息，控制超聲波發(fā)射模塊和超聲波回波放大處理模塊，驅(qū)動超聲波傳感器發(fā)射頭發(fā)射和接收信息，通過主控模塊進行計算，并將信息用數(shù)字編碼方式送出，由數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到主機。

在傳感器內(nèi)置電路中設(shè)計有數(shù)據(jù)傳輸模塊，使得探頭和主機之間可以在兩線連接的方式下進行雙向數(shù)字信號傳輸。探頭在+5VDC的電源下工作，內(nèi)部不做直流升壓或降壓即可滿足內(nèi)部電路供電要求。

本發(fā)明設(shè)計的傳感器，設(shè)計了專門的數(shù)據(jù)傳輸模塊(A)，使得信號線能夠?qū)崿F(xiàn)供電和雙向數(shù)字信號傳輸?shù)墓δ堋Ｔ跀?shù)據(jù)傳輸過程中，外部數(shù)字信號通過R7連接到主控模塊(B)的輸出端，主控芯片讀取相應(yīng)的數(shù)字信號。當(dāng)超聲波探頭需要向外界發(fā)送信號時，利用數(shù)據(jù)傳輸模塊中的三極管改變信號線上的邏輯狀態(tài)，使得主機能夠讀取到信號線上的數(shù)據(jù)，從而達到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹?/p>

主機和傳感器之間的通訊為數(shù)字信號通訊，可以雙向通訊，傳輸?shù)男畔榫幋a數(shù)字信號。

主機和探頭之間的通訊采用數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)傳輸模塊進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)雙向通訊，數(shù)字信號是編碼式的，可以根據(jù)具體要求設(shè)定編碼方式，將需要傳遞的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼進行傳遞。

在探頭與主機進行數(shù)據(jù)交換的過程中，由于傳感器內(nèi)部具有帶MCU處理器的主控模塊，主控模塊可執(zhí)行主機要求的各項協(xié)議規(guī)定的命令，并可以控制傳感器內(nèi)的其它模塊進行不同方式的工作。

傳感器內(nèi)置電路對電源處理分開為兩個獨立的模塊，分別給內(nèi)部不同的處理模塊提供電源，一個電源模塊提供超聲波發(fā)射的電源，連接在超聲波發(fā)射模塊的電源端，一個電源模塊提供其他功能模塊的電源。

在傳感器內(nèi)置電路中設(shè)計有超聲波發(fā)射模塊和超聲波回波放大處理模塊。超聲波發(fā)射模塊和超聲波回波放大處理電路直接連接在超聲波傳感器發(fā)射頭上，在主控模塊控制下發(fā)射超聲波并將回波放大處理后返回主控模塊進行分析。