專利名稱：超聲波測(cè)距傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波測(cè)距傳感器。
背景技術(shù)：
近幾年，超聲波傳感器技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化測(cè)距、糾偏、測(cè)流量、測(cè)風(fēng)速等。由于傳統(tǒng)的超聲波測(cè)距傳感器在惡劣的工作環(huán)境下精度低，穩(wěn)定性及可靠性差，無(wú)法應(yīng)用于高要求的自控領(lǐng)域。目前國(guó)外專用的超聲波測(cè)距芯片可以在惡劣的環(huán)境情況下工作，精度高，穩(wěn)定性及可靠性高，但難以采購(gòu)且成本過(guò)高，不易實(shí)現(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的超聲波測(cè)距傳感器在惡劣的工作環(huán)境下精度低，穩(wěn)定性及可靠性差，無(wú)法應(yīng)用于高要求的自控領(lǐng)域。目前國(guó)外專用的超聲波測(cè)距芯片可以在惡劣的環(huán)境情況下工作，精度高，穩(wěn)定性及可靠性高，但難以采購(gòu)且成本過(guò)高，不易實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是—種超聲波測(cè)距傳感器包括CPU模塊、信號(hào)處理模塊和收發(fā)一體超聲波換能器，所述CPU模塊包括CPU和第二電源電路，所述第二電源電路與CPU模塊中各電路相連接，其特征在于所述CPU模塊還包括施密特觸發(fā)電路、回波信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電路、超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路和自動(dòng)增益控制驅(qū)動(dòng)電路，外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)的觸發(fā)信號(hào)輸出端與CPU模塊的施密特觸發(fā)電路的觸發(fā)信號(hào)輸入端相連接，所述施密特觸發(fā)電路的輸出端與CPU的第一外部中斷端口相連接，CPU的回波信號(hào)輸出端通過(guò)回波信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電路與外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)的回波信號(hào)輸入端相連接，CPU的增益控制信號(hào)輸出端通過(guò)自動(dòng)增益控制驅(qū)動(dòng)電路與設(shè)置在信號(hào)處理模塊內(nèi)的自動(dòng)增益控制電路相連接，CPU的超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端通過(guò)超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路與設(shè)置在信號(hào)處理模塊內(nèi)的換能器升壓驅(qū)動(dòng)電路相連接。前述的超聲波測(cè)距傳感器，其特征在于所述信號(hào)處理模塊還包括阻抗匹配及前置放大電路、二級(jí)帶通濾波放大電路、有源全波整流濾波電路和波形整形比較器電路，所述收發(fā)一體超聲波換能器的接線端分別與阻抗匹配及前置放大電路的輸入端及換能器升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接，阻抗匹配及前置放大電路的輸出端通過(guò)所述自動(dòng)增益控制電路與二級(jí)帶通濾波放大電路的輸入端相連接，二級(jí)帶通濾波放大電路的輸出端與有源全波整流濾波電路的輸入端相連接，有源全波整流濾波電路的輸出端與波形整形比較器電路的輸入端相連接，波形整形比較器電路的輸出端與所述CPU的第二外部中斷端口相連接。前述的超聲波測(cè)距傳感器，其特征在于所述信號(hào)處理模塊還設(shè)有射極跟隨型中點(diǎn)電壓驅(qū)動(dòng)電路，所述射極跟隨型中點(diǎn)電壓驅(qū)動(dòng)電路分別與阻抗匹配及前置放大電路、二級(jí)帶通濾波放大電路和有源全波整流濾波電路中的運(yùn)算放大器的同相輸入端相連接。前述的超聲波測(cè)距傳感器，其特征在于所述設(shè)置在信號(hào)處理模塊內(nèi)的自動(dòng)增益控制電路，位于所述阻抗匹配及前置放大電路和二級(jí)帶通濾波放大電路之間。[0009]前述的超聲波測(cè)距傳感器，其特征在于所述設(shè)置在信號(hào)處理模塊內(nèi)的波形整形比較器電路設(shè)有比較器，所述比較器的觸發(fā)基準(zhǔn)電壓端與二極管的正極相連接，所述二極管的負(fù)極與所述射極跟隨型中點(diǎn)電壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型仍然采用通用器件，通過(guò)自主設(shè)計(jì)的信號(hào)處理模塊對(duì)超聲波測(cè)距信號(hào)進(jìn)行放大、補(bǔ)償、濾波、整形等一系列的處理后，在不使用價(jià)格高的專用的超聲波測(cè)距芯片的情況下，可使超聲波探測(cè)精度達(dá)到毫米級(jí)、探測(cè)距離增大，還通過(guò)電路設(shè)計(jì)提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性，具有良好的應(yīng)用前景。

圖I是本實(shí)用新型的超聲波測(cè)距傳感器的系統(tǒng)框圖。圖2是本實(shí)用新型的超聲波測(cè)距傳感器的軟件設(shè)計(jì)流程圖。圖3是本實(shí)用新型的超聲波測(cè)距傳感器與外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)的接口圖。圖4是本實(shí)用新型的外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)分析得到的信號(hào)時(shí)序圖。圖5是本實(shí)用新型的信號(hào)處理模塊的電路原理圖。圖6是本實(shí)用新型的CPU模塊的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖I所示，一種超聲波測(cè)距傳感器，包括CPU模塊、信號(hào)處理模塊和收發(fā)一體超聲波換能器，外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)的觸發(fā)信號(hào)輸出端Clock端口與CPU模塊的施密特觸發(fā)電路的輸入端Clock端口相連接，所述施密特觸發(fā)電路的輸出端與CPU的第一外部中斷INTO端口相連接，CPU的回波信號(hào)輸出端out3端口與回波信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連接，回波信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電路輸出端Echo端口與外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)的回波信號(hào)輸入端Echo端口相連接，CPU的增益控制信號(hào)輸出端out2端口與自動(dòng)增益控制驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連接，自動(dòng)增益控制驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與信號(hào)處理模塊內(nèi)的自動(dòng)增益控制電路相連接，CPU的超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端OUtl端口與超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連接,超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與信號(hào)處理模塊內(nèi)的換能器升壓驅(qū)動(dòng)電路相連接。所述收發(fā)一體超聲波換能器的接線端分別與信號(hào)處理模塊內(nèi)的阻抗匹配及前置放大電路的輸入端及換能器升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接，阻抗匹配及前置放大電路的輸出端與自動(dòng)增益控制電路的輸入端相連接，自動(dòng)增益控制電路的輸出端與二級(jí)帶通濾波放大電路的輸入端相連接，二級(jí)帶通濾波放大電路的輸出端與有源全波整流濾波電路的輸入端相連接，有源全波整流濾波電路的輸出端與波形整形比較器電路的輸入端相連接，波形整形比較器電路的輸出端與CPU的第二外部中斷INTl端口相連接。所述信號(hào)處理模塊還設(shè)有射極跟隨型中點(diǎn)電壓驅(qū)動(dòng)電路和第一電源電路，所述射極跟隨型中點(diǎn)電壓驅(qū)動(dòng)電路分別與阻抗匹配及前置放大電路、二級(jí)帶通濾波放大電路和有源全波整流濾波電路中的運(yùn)算放大器的同相輸入端相連接，第一電源電路與信號(hào)處理模塊中的各電路相連接。所述設(shè)置在信號(hào)處理模塊內(nèi)的自動(dòng)增益控制電路，位于阻抗匹配及前置放大電路和二級(jí)帶通濾波放大電路之間。[0022]所述設(shè)置在信號(hào)處理模塊內(nèi)的波形整形比較器電路設(shè)有比較器，所述比較器的觸發(fā)基準(zhǔn)電壓端與二極管的正極相連接，所述二極管的負(fù)極與所述射極跟隨型中點(diǎn)電壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接。其中CPU模塊用于控制處理各種信號(hào)的輸入輸出；超聲波換能器用于發(fā)出超聲波信號(hào)和接收超聲波回波信號(hào)；第二電源電路用于超聲波測(cè)距傳感器各電路提供工作電壓；施密特觸發(fā)電路用于將外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)發(fā)送的測(cè)距觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行整形，由于不同廠家的外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出的測(cè)距觸發(fā)信號(hào)電平并不一致，故將施密特觸發(fā)器電路設(shè)計(jì)成寬邏輯電平的工作模式，即輸入電平高于2/3Ub為高電平,輸入電平低于1/3 Ub為低電平，Ub為本超聲波測(cè)距傳感器的供電電壓；施密特觸發(fā)器電路由精密比較器芯片構(gòu)成，其相關(guān)電阻值是經(jīng)過(guò)精密計(jì)算取得的；超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路采用三極管或mos管對(duì)CPU輸出的超聲波發(fā)射信號(hào)進(jìn)行放大，用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理模塊內(nèi)的超聲波換能器升壓驅(qū)動(dòng)電路，確保收發(fā)一體超聲波換能器能發(fā)出超聲波信號(hào)；換能器升壓驅(qū)動(dòng)電路采用微型變壓器將超聲波發(fā)射波信號(hào)升壓到幾百伏，驅(qū)動(dòng)收發(fā)一體的超聲波換能器發(fā)出超聲波信號(hào)，微型變壓器初級(jí)端的供電電源需有良好的濾波處理，確保發(fā)射出去的超聲波穩(wěn)定；自動(dòng)增益控制驅(qū)動(dòng)電路由CPU根據(jù)不同的時(shí)間域所對(duì)應(yīng)的探測(cè)距離來(lái)控制自動(dòng)增益控制驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)探測(cè)距離越 近，信號(hào)衰減量越大，增益越低的原則來(lái)輸出不同的電平到信號(hào)處理模塊內(nèi)的自動(dòng)增益控制電路中的三極管的基極，從而控制回波信號(hào)的放大增益；考慮到CPU的驅(qū)動(dòng)能力有限，以及回波輸出信號(hào)極性要符合外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)的要求這兩點(diǎn)因素，回波信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電路中的驅(qū)動(dòng)器件采用耐壓較高、輸出電流較大的三極管或mos管，將超聲波回波信號(hào)輸送給外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)的Echo回波脈沖輸入端，提高產(chǎn)品的可靠性。所述信號(hào)處理模塊設(shè)有阻抗匹配及前置放大電路、自動(dòng)增益控制電路、二級(jí)帶通濾波放大電路、有源全波整流濾波電路和波形整形比較器電路，所述阻抗匹配及前置放大電路、自動(dòng)增益控制電路、二級(jí)帶通濾波放大電路和有源全波整流濾波電路、波形整形比較器電路依次連接。所述阻抗匹配及前置放大電路采用反相輸入形式的線性運(yùn)放電路，其輸入信號(hào)由收發(fā)一體超聲波換能器給定，經(jīng)放大后的信號(hào)輸出到自動(dòng)增益控制電路。雖然此電路與收發(fā)一體超聲波換能器的阻抗匹配性稍差，但共模抑制比高，能有效的抑制電源電壓的波動(dòng)，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精度，至于因阻抗匹配性差而造成的信號(hào)放大倍數(shù)的損失可在后續(xù)的電路中彌補(bǔ)，這里選用的運(yùn)算放大器放選用低噪聲，寬帶寬的線性運(yùn)放，運(yùn)放的截止頻率十倍于工作頻率。所述自動(dòng)增益控制電路由于整個(gè)超聲波測(cè)距傳感器信號(hào)處理模塊對(duì)回波信號(hào)的放大倍數(shù)很大，自動(dòng)增益控制電路在整個(gè)信號(hào)處理電路中所處的位置顯得很重要，其直接影響到整個(gè)信號(hào)處理電路的信噪比和穩(wěn)定性，自動(dòng)增益控制電路放置于阻抗匹配及前置放大電路和二級(jí)帶通濾波放大電路之間效果最好。自動(dòng)增益控制電路的輸入信號(hào)來(lái)自于阻抗匹配及前置放大電路的輸出端，電路采用三極管共發(fā)射極(或mos管共源極)電路對(duì)阻抗匹配及前置放大電路放大后的超聲波回波信號(hào)進(jìn)行分壓處理，其對(duì)信號(hào)的衰減量由CPU進(jìn)行控制，經(jīng)自動(dòng)增益控制電路處理后的信號(hào)輸出到二級(jí)帶通濾波放大電路進(jìn)行選頻放大，自動(dòng)增益控制電路能有效的減小測(cè)距的盲區(qū)。所述二級(jí)帶通濾波放大電路采用線性運(yùn)放作為無(wú)限增益放大器的多重反饋有源濾波器，特點(diǎn)是濾波器頻點(diǎn)、帶寬及增益易調(diào)，并采用兩級(jí)可大大的提高整個(gè)信號(hào)處理電路在工作頻率點(diǎn)的信號(hào)放大增益，有效的提高電路對(duì)其它聲波的抗干擾能力及增大探測(cè)距離，其輸入信號(hào)來(lái)自于自動(dòng)增益控制電路的輸出，輸出信號(hào)提供給有源全波整流濾波電路進(jìn)行全波整流濾波信號(hào)處理。所述有源全波整流濾波電路由精密全波整流電路和型RC濾波電路組成，能夠使電路避免二極管死區(qū)電壓和指數(shù)特性對(duì)整流輸出的影響，實(shí)現(xiàn)了精密全波整流和高靈敏度。該電路的輸入信號(hào)來(lái)自于二級(jí)帶通濾波放大電路，輸出信號(hào)接后面的波形整形比較器電路的信號(hào)輸入端。所述波形整形比較器電路是在比較器的一端即觸發(fā)基準(zhǔn)電壓采用自動(dòng)跟蹤運(yùn)放的中點(diǎn)電壓的方式，由一個(gè)二極管在正向?qū)〞r(shí)壓降的基本恒定特點(diǎn)來(lái)作為超聲波回波信號(hào)的觸發(fā)基準(zhǔn)電壓，一旦運(yùn)放的中點(diǎn)電壓因某種原因產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)比較器該端的觸發(fā)基準(zhǔn)電壓也自動(dòng)跟隨變動(dòng)，從而使得對(duì)經(jīng)過(guò)有源全波整流濾波電路的超聲波回波信號(hào)的電壓與觸發(fā)基準(zhǔn)電壓的差值保持不變，提高了整個(gè)電路的測(cè)距精度。所述射極跟隨型中點(diǎn)電壓驅(qū)動(dòng)電路由于本電路中單電源供電的運(yùn)算放大器工作時(shí)同相輸入端需提供一個(gè)1/2VCC中點(diǎn)電壓才能正常工作(Vcc為線性運(yùn)放的工作電壓)， 中點(diǎn)電壓的穩(wěn)定與否至關(guān)重要，為了提高整個(gè)電路的穩(wěn)定性和測(cè)距精度，對(duì)電阻分壓后的l/2Vcc再經(jīng)過(guò)一道射極跟隨電路能夠提高其中點(diǎn)電壓的負(fù)載能力，從而保證了中點(diǎn)電壓的穩(wěn)定性，提高了整個(gè)電路的穩(wěn)定性和測(cè)距精度。結(jié)合圖2所示，本實(shí)用新型的超聲波測(cè)距傳感器的具體工程過(guò)程如下當(dāng)外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)給出一個(gè)起始的測(cè)距觸發(fā)信號(hào)到施密特觸發(fā)電路的Clock端口，經(jīng)施密特觸發(fā)電路電平轉(zhuǎn)換后傳送給CPU模塊的CPU處理器的第一外部中斷INTO端口，CPU收到此信號(hào)后立刻控制超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)收發(fā)一體的超聲波換能器發(fā)出一串超聲波信號(hào)，同時(shí)CPU通過(guò)自動(dòng)增益控制驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制自動(dòng)增益控制電路，根據(jù)不同的時(shí)間域所對(duì)應(yīng)的探測(cè)距離來(lái)控制自動(dòng)增益控制電路對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行衰減，探測(cè)距離越近，信號(hào)衰減量越大，增益越低。當(dāng)超聲波碰到物體時(shí)產(chǎn)生回波，回波被收發(fā)一體的超聲波換能器所探測(cè)到，探測(cè)到的回波信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理模塊處理后觸發(fā)CPU模塊的CPU的第二外部中斷INTl端口，CPU即產(chǎn)生一固定脈寬的脈沖信號(hào)(即超聲波回波響應(yīng)信號(hào))，再通過(guò)回波信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電路的Echo端輸出到外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)Echo輸入端，供外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)使用。外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)根據(jù)其自身發(fā)出的測(cè)距Clock觸發(fā)信號(hào)和由超聲波測(cè)距傳感器所返回的超聲波Echo回波信號(hào)的時(shí)間差來(lái)計(jì)算距離。上述的信號(hào)處理模塊處理的回波信號(hào)的工作原理如下由超聲波換能器所探測(cè)到的微弱信號(hào)首先經(jīng)阻抗匹配及前置放大電路對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行放大，將微伏級(jí)的信號(hào)放大成毫伏級(jí)的信號(hào)，然后送入自動(dòng)增益控制電路，自動(dòng)增益控制電路實(shí)際是一個(gè)受CPU模塊中(PU控制的信號(hào)衰減器，具體控制方法為對(duì)信號(hào)的衰減量同所檢測(cè)到的超聲波的回波距離成反比，即超聲波回波信號(hào)距離越近衰減量越大。超聲波回波信號(hào)經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益控制電路后到達(dá)二級(jí)帶通濾波放大電路，該電路對(duì)能夠?qū)Τ暡ɑ夭ㄐ盘?hào)進(jìn)行選頻放大，濾除雜波。經(jīng)選頻放大后的超聲波回波信號(hào)再送入有源全波整流濾波電路提取出超聲波回波信號(hào)的包絡(luò)線信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)波形整形比較器電路傳送出一個(gè)CPU模塊中的CPU能夠識(shí)別的超聲波回波中斷觸發(fā)信號(hào)。具體過(guò)程如下波形整形比較器電路的比較器的一端接觸發(fā)基準(zhǔn)電壓，當(dāng)超聲波回波信號(hào)的強(qiáng)度超過(guò)這一觸發(fā)基準(zhǔn)電壓時(shí)比較器翻轉(zhuǎn)，輸出一控制信號(hào)到(PU模塊中的CPU的外部中斷INTl端口，CPU即產(chǎn)生一固定脈寬的脈沖信號(hào)(即超聲波回波響應(yīng)信號(hào))，再通過(guò)回波信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電路的Echo端輸出到外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)Echo輸入端，供外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)使用。如圖3所示，本實(shí)用新型的超聲波測(cè)距傳感器與外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)的接口，其中+ UB、-UB端口為本超聲波測(cè)距傳感器的供電電壓，Clock端口為外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出的測(cè)距觸發(fā)信號(hào)，Echo端口為超聲波測(cè)距傳感器輸出的超聲波回波信號(hào)，其分析得到的信號(hào)時(shí)序圖如圖4所示，外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)根據(jù)其自身發(fā)出Clock測(cè)距觸發(fā)信號(hào)和由超聲波測(cè)距傳感器所返回的Echo超聲波回波信號(hào)的時(shí)間差echo time來(lái)計(jì)算距離。圖5為本實(shí)用新型的信號(hào)處理模塊的具體實(shí)施的電路原理圖，圖6為CPU模塊的具體實(shí)施的電路原理圖。綜上所述，本實(shí)用新型仍然采用通用器件，通過(guò)自主設(shè)計(jì)的信號(hào)處理模塊對(duì)超聲波測(cè)距信號(hào)進(jìn)行放大、補(bǔ)償、濾波、整形等一系列的處理后，在不使用價(jià)格高的國(guó)外專用的 超聲波測(cè)距芯片的情況下，可使超聲波探測(cè)精度達(dá)到毫米級(jí)(I毫米以下)、探測(cè)距離增大，還通過(guò)電路設(shè)計(jì)提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，具有良好的應(yīng)用前景。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.超聲波測(cè)距傳感器包括CPU模塊、信號(hào)處理模塊和收發(fā)一體超聲波換能器，所述CPU模塊包括CPU和第二電源電路，所述第二電源電路與CPU模塊中各電路相連接，其特征在于所述CPU模塊還包括施密特觸發(fā)電路、回波信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電路、超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路和自動(dòng)增益控制驅(qū)動(dòng)電路，外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)的觸發(fā)信號(hào)輸出端與CPU模塊的施密特觸發(fā)電路的觸發(fā)信號(hào)輸入端相連接，所述施密特觸發(fā)電路的輸出端與CPU的第一外部中斷端口相連接，CPU的回波信號(hào)輸出端通過(guò)回波信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電路與外部測(cè)距系統(tǒng)主機(jī)的回波信號(hào)輸入端相連接，CPU的增益控制信號(hào)輸出端通過(guò)自動(dòng)增益控制驅(qū)動(dòng)電路與設(shè)置在信號(hào)處理模塊內(nèi)的自動(dòng)增益控制電路相連接，CPU的超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端通過(guò)超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路與設(shè)置在信號(hào)處理模塊內(nèi)的換能器升壓驅(qū)動(dòng)電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波測(cè)距傳感器，其特征在于所述信號(hào)處理模塊還包括阻抗匹配及前置放大電路、二級(jí)帶通濾波放大電路、有源全波整流濾波電路和波形整形比較器電路，所述收發(fā)一體超聲波換能器的接線端分別與阻抗匹配及前置放大電路的輸入端及換能器升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接，阻抗匹配及前置放大電路的輸出端通過(guò)所述自動(dòng)增益控制電路與二級(jí)帶通濾波放大電路的輸入端相連接，二級(jí)帶通濾波放大電路的輸出端與有源全波整流濾波電路的輸入端相連接，有源全波整流濾波電路的輸出端與波形整形比較器電路的輸入端相連接，波形整形比較器電路的輸出端與所述CPU的第二外部中斷端口相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的超聲波測(cè)距傳感器，其特征在于所述信號(hào)處理模塊還設(shè)有射極跟隨型中點(diǎn)電壓驅(qū)動(dòng)電路，所述射極跟隨型中點(diǎn)電壓驅(qū)動(dòng)電路分別與阻抗匹配及前置放大電路、二級(jí)帶通濾波放大電路和有源全波整流濾波電路中的運(yùn)算放大器的同相輸入端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的超聲波測(cè)距傳感器，其特征在于所述設(shè)置在信號(hào)處理模塊內(nèi)的自動(dòng)增益控制電路，位于所述阻抗匹配及前置放大電路和二級(jí)帶通濾波放大電路之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波測(cè)距傳感器，其特征在于所述設(shè)置在信號(hào)處理模塊內(nèi)的波形整形比較器電路設(shè)有比較器，所述比較器的觸發(fā)基準(zhǔn)電壓端與二極管的正極相連接，所述二極管的負(fù)極與所述射極跟隨型中點(diǎn)電壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超聲波測(cè)距傳感器，包括相互連接的CPU模塊、信號(hào)處理模塊和收發(fā)一體超聲波換能器。本實(shí)用新型采用通用器件，通過(guò)自主設(shè)計(jì)的信號(hào)處理模塊對(duì)超聲波測(cè)距信號(hào)進(jìn)行放大、補(bǔ)償、濾波、整形等一系列的處理后，在不使用價(jià)格高的專用的超聲波測(cè)距芯片的情況下，可使超聲波探測(cè)精度達(dá)到毫米級(jí)、探測(cè)距離增大，還通過(guò)電路設(shè)計(jì)提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01S15/08GK202486313SQ20122010846
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者汪宇豪 申請(qǐng)人:南京銳電傳感器設(shè)備有限公司