[實用新型]超聲波探測模塊

有效

• 申請號: 201320067793.X
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN203204149U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 應明峰;鞠全勇;朱迎春;翟力欣;周洪
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S15/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 朱慶華

技術領域

本實用新型涉及一種超聲波探測模塊，尤其涉及一種用于導盲棒的超聲波探測模塊。

背景技術

傳統的超聲波發射電路不僅發射距離短、發射的超聲波能量小，而且工作狀態下，發射電路會持續不斷工作，耗能較大；而超聲波接收電路存在的問題是運放的放大倍數是固定的，若放大器的倍數設計的比較大，當障礙物很近的時候，反射的回波強度比較大，造成運算放大器飽和，無法測得準確的距離；若放大器的倍數設計的比較小，當障礙物距離較近的時候雖然可以測得距離，但是隨著障礙物距離增加，反射的回波強度越來越小，最后不能測得較遠距離的障礙物。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是現有的超聲波探測模塊發射的超聲波能量小、距離短、耗能較大，且測量不準確。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：超聲波探測模塊，包括超聲波發送電路和超聲波接收電路，所述超聲波發送電路包括三極管、RS232芯片以及超聲波換能器，三極管的基極連接外設的單片機控制器的GPIO接口，三極管的集電極連接RS232的電源接口，RS232的輸出端連接超聲波換能器的輸入端。

利用了RS232的電平轉換功能，將GPIO口的電壓轉換成發射超聲波所需的電壓，?提高了發射超聲波的能量，增加了超聲波的探測距離；利用以TMS320F28027微處理器為控制器的GPIO口連接到三極管，用來控制RS232的電源,對RS232的功耗進行了管理,當不需要發射超聲波時,將RS232的電源關閉，降低系統功耗,延長電池的使用時間。

為提高超聲波探測的準確度，所述超聲波接收電路包括超聲波換能器、程控運算放大器和比較器，所述超聲波換能器的輸出端連接程控運算放大器的輸入端，程控運算放大器的輸出端連接比較器的輸入端，比較器的輸出端連接外設的單片機。本實用新型通過外設的單片機控制改變放大器的增益，在接收的超聲波回波較大時，保持低增益，當超聲波信號衰減時，提高增益，保證了遠近距離障礙物測量時，電路均可正常工作。

作為本實用新型的一種改進方案，所述程控運算放大器包括雙運放和數字電位器，數字電位器的輸出端連接外設的單片機控制器的GPIO接口，數字電位器的高低電位端分別與雙運放的兩個運算放大器的輸出端連接，所述雙運放采用TS461，數字電位器采用MAX5467，比較器采用LMV331。

本實用新型的優點是：結構簡單、發射超聲波能量高、超聲波探測距離長、系統功耗低、測量結果準確。

附圖說明

圖1是本實用新型超聲波發送電路的電路圖。

圖2是本實用新型超聲波接收電路的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

本實用新型包括超聲波發送電路和超聲波接收電路。超聲波發送電路用于發送測距的超聲波，超聲波接收電路用于計算障礙物的距離。

如圖1所示，所述超聲波發送電路包括三極管、RS232芯片以及超聲波換能器，三極管的基極連接外設的單片機控制器的GPIO接口，三極管的集電極連接RS232的電源接口，RS232的輸出端連接超聲波換能器的輸入端。

超聲波發射電路巧妙地利用了RS232的電平轉換功能，將GPIO口的電壓轉換成發射超聲波所需的電壓，提高了發射超聲波的能量，增加了超聲波的探測距離。利用以TMS320F28027微處理器為控制器的GPIO口連接到三極管Q1，用來控制RS232的電源,對RS232的功耗進行了管理,當不需要發射超聲波時,將RS232的電源關閉，降低系統功耗,延長電池的使用時間。

如圖2所示，所述超聲波接收電路包括超聲波換能器、程控運算放大器和比較器，所述超聲波換能器的輸出端連接程控運算放大器的輸入端，程控運算放大器的輸出端連接比較器的輸入端，比較器的輸出端連接外設的單片機。所述程控運算放大器包括雙運放和數字電位器，數字電位器的輸出端連接外設的單片機控制器的GPIO接口，數字電位器的高低電位端分別與雙運放的兩個運算放大器的輸出端連接，所述雙運放采用TS461，數字電位器采用MAX5467，比較器采用LMV331。

超聲波接收電路采用TS461雙運放和MAX5467構成的程控運算放大器，將接收到的超聲波信號放大后再經過LMV331比較器進入控制器，經過數字濾波，最后計算得到障礙物的距離。

本實用新型通過TMS320F28027控制改變放大器的增益，非常好地解決了現有的超聲波接收電路存在的無法同時兼顧遠近距離測量精確度的問題。

該電路的工作過程是：準備發射超聲波之前，先將接收電路的放大器增益設置為最小，發射超聲波之后開始計時，隨著時間的流逝逐步增加接收電路的放大器增益。若障礙物離的很近，反射回來的回波強度大，但是這時的運放增益卻是最低的，保證了近距離障礙物測量時電路工作正常；若障礙物離的較遠，隨著時間的增加，超聲波衰減越來越多，但是運放的增益卻是逐漸增加，對超聲波信號的衰減起到彌補的作用，保證了遠距離障礙物測量時電路工作正常。