[實用新型]兩線制主動編碼數字式超聲波傳感器探頭

無效

• 申請號: 200720060480.6
• 申請日: 2007-11-27
• 公開（公告）號: CN201117095Y
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 張曙光;彭波
• 申請（專利權）人: 廣州市番禺奧迪威電子有限公司
• 主分類號: G08C19/16
• 分類號: G08C19/16;H04B15/00
• 代理公司: 廣州市華創源專利事務所有限公司
• 代理人: 吳寶儀

技術領域

本實用新型兩線制主動編碼數字式超聲波傳感器探頭屬于通信領域，特別是涉及一種超聲波傳感器探頭。

背景技術

目前在壓電超聲波傳感器技術方面，根據對信號的處理方式，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射頭，發射頭的接收信號通過導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，再通過導線傳輸到主機，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，然后再輸入相應頻率的脈沖波形，傳感器內置電路將脈沖波形轉換為發射電壓驅動超聲波發射頭工作，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化，將模擬信號轉換成了數字信號，但是沒有對發射和接受進行有效的隔離，而且受到主機電源的局限，通常只能發送簡單的仿數字信號，并非真正的數字信號，主機和傳感器之間傳遞的信息受到了很大的限制。傳感器內有內置的處理器，可以和主機同步或異步工作。

發明內容

本實用新型的目的在于避免現有技術中的不足之處而提供一種主機和傳感器之間通過數據接收模塊及數據發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，實現總線式信息傳遞，節省成本的兩線制編碼數字式超聲波傳感器探頭。

本實用新型的目的是通過以下措施來實現的，兩線制主動編碼數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線連接，一條為信號線，一條為地線。在傳感器內置電路中可以由主控模塊、數據傳輸模塊、超聲波發射模塊、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，傳感器內部電路中的兩個獨立的電源模塊儲存電源。當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置電路的正常工作，此時信號線作為數據傳輸用，主機通過信號線發出數字編碼指令，傳感器中的數據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射模塊進行工作，驅動超聲波傳感器。主控模塊解讀指令信息，控制超聲波發射模塊和超聲波回波放大處理模塊，驅動超聲波傳感器發射頭發射和接收信息，通過主控模塊進行計算，并將信息用數字編碼方式送出，由數據傳輸模塊傳送到主機。

在傳感器內置電路中設計有數據傳輸模塊，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字信號傳輸。探頭在+5VDC的電源下工作，內部不做直流升壓或降壓即可滿足內部電路供電要求。

本實用新型設計的傳感器，設計了專門的數據傳輸模塊(A)，使得信號線能夠實現供電和雙向數字信號傳輸的功能。在數據傳輸過程中，外部數字信號通過R7連接到主控模塊(B)的輸出端，主控芯片讀取相應的數字信號。當超聲波探頭需要向外界發送信號時，利用數據傳輸模塊中的三極管改變信號線上的邏輯狀態，使得主機能夠讀取到信號線上的數據，從而達到數據傳輸的目的。

主機和傳感器之間的通訊為數字信號通訊，可以雙向通訊，傳輸的信息為編碼數字信號。

主機和探頭之間的通訊采用數字信號，通過數據傳輸模塊進行數據交換，實現雙向通訊，數字信號是編碼式的，可以根據具體要求設定編碼方式，將需要傳遞的信息轉換成數字編碼進行傳遞。

在探頭與主機進行數據交換的過程中，由于傳感器內部具有帶MCU處理器的主控模塊，主控模塊可執行主機要求的各項協議規定的命令，并可以控制傳感器內的其它模塊進行不同方式的工作。

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

在傳感器內置電路中設計有超聲波發射模塊和超聲波回波放大處理模塊。超聲波發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射頭上，在主控模塊控制下發射超聲波并將回波放大處理后返回主控模塊進行分析。