一种超声波测距装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种超声波测距装置，包括：控制单元，用于输出周期性脉冲串；超声波发送驱动电路，用于将周期性脉冲串转换为周期性正弦波信号；中周变压器，用于对周期性正弦波信号进行升压处理；超声波收发一体探头，用于在受到信号激励后，向障碍物发射超声波信号；以及接收被障碍物反射的超声波信号，和产生与被反射的超声波信号对应的电压信号；信号放大电路和带通滤波电路，分别用于对所述电压信号进行放大和滤波处理；信号比较电路，用于将滤波处理后的电压信号转换为周期性脉冲信号；控制单元还用于根据其输出的周期性脉冲串和信号比较电路输出的周期性脉冲信号得出测量距离。本发明与现有技术相比测量距离更远。
【专利说明】一种超声波测距装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声波测距【技术领域】，具体涉及一种超声波测距装置。
【背景技术】
[0002]由于超声波的指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离测量。超声波测距原理为:驱动超声波发射器向障碍物发射超声波，并在发射超声波的同时开始计时，超声波在传播的途中遇到障碍物就立即返回，返回的超声波(即反射波)由超声波接收器接收，并在接收到反射波的同时停止计时，根据超声波在空气中的传播速度和记录的时间差就可以计算出发射点与障碍物之间的距离。
[0003]利用超声波测量距离一般比较迅速、方便，计算简单，易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因而广泛应用于车载倒车雷达中。但是，现有的超声波测距装置能够测量的距离较短，一般仅为2m?3.5m，虽然可以满足现有的车载倒车雷达的需求，但无法满足对测量距离要求更高的其它系统的需求。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种与现有技术相比测量距离更远的超声波测距装置。
[0005]解决本发明技术问题所采用的技术方案:
[0006]所述超声波测距装置包括:控制单元、超声波发送驱动电路、中周变压器、超声波收发一体探头、信号放大电路、带通滤波电路和信号比较电路，
[0007]所述控制单元用于输出周期性的脉冲串至超声波发送驱动电路；
[0008]所述超声波发送驱动电路用于将所述周期性的脉冲串转换为周期性的正弦波信号，并输出至中周变压器；
[0009]所述中周变压器用于对所述周期性的正弦波信号进行升压处理后输出至超声波收发一体探头；
[0010]所述超声波收发一体探头用于在受到升压后的周期性的正弦波信号的激励后，向障碍物发射超声波信号；以及用于接收被障碍物反射的超声波信号，和产生与被反射的超声波信号对应的电压信号，并输出至信号放大电路；
[0011]所述信号放大电路和带通滤波电路分别用于对超声波收发一体探头输出的电压信号进行放大和滤波处理后输出至信号比较电路；
[0012]所述信号比较电路用于将带通滤波电路输出的经滤波处理后的电压信号转换为周期性脉冲信号，并输出至控制单元；
[0013]所述控制单元还用于根据其输出的周期性脉冲串和信号比较电路输出的周期性脉冲信号得出测量距离。
[0014]优选地，超声波发送驱动电路包括:三极管Q5、三极管Q4-A、三极管Q4-B、电阻R14-电阻R19、电阻R22和电阻R23，[0015]所述电阻R15的一端与控制单元的输出端相连，另一端与三极管Q5的基极相连，所述电阻R22的一端与三极管Q5的基极相连，另一端与三极管Q5的发射极相连，所述三极管Q5的集电极与电阻R23相连，
[0016]所述电阻R16和电阻R18串联后与电阻R23并联，其串联节点与三极管Q4-B的基极相连，且电阻R16的非串联节点一端与三极管Q5的集电极相连，所述三极管Q4-B的发射极分别连接电源VCC和电阻R18的非串联节点一端，
[0017]所述电阻R17和电阻R19串联后分别与三极管Q5的集电极和发射极相连，其串联节点与三极管Q4-A的基极相连，且电阻R19的非串联节点一端与三极管Q5的发射极相连，所述三极管Q4-A的发射极分别连接地和电阻R19的非串联节点一端，
[0018]所述电阻R14的两端分别与三极管Q4-A的集电极和三极管Q4-B的集电极相连，且三极管Q4-B的集电极一端为超声波发送驱动电路的输出端。
[0019]优选地，所述三极管Q5为NPN型三极管；所述三极管Q4-A为NPN型三极管；所述三极管Q4-B为PNP型三极管。
[0020]优选地，所述中周变压器的原边绕组的两端分别连接超声波发送驱动电路的输出端和地，
[0021]所述中周变压器的副边绕组的两端分别连接超声波收发一体探头。
[0022]优选地，所述信号放大电路包括:放大器IC5-A、电容C2、电容C6、电容C7、电容C10、电阻R1、电阻R5和电阻Rll-电阻R13，
[0023]所述电容C2和电阻R5串联，且电容C2的非串联节点一端与超声波收发一体探头相连，电阻R5的非串联节点一端与放大器IC5-A的负相输入端相连，所述电容C7和电阻R13并联后分别与放大器IC5-A的负相输入端和输出端相连，所述电阻Rll和电阻R12串联，其串联节点分别与放大器IC5-A的正相输入端和参考电源VREF相连，且电阻Rll的非串联节点一端与电源VCC相连，电阻R12的非串联节点一端接地，所述电容C6与电阻R12并联，所述电容ClO和电阻Rl串联，且电容ClO的非串联节点一端与放大器IC5-A的输出端相连，电阻Rl的非串联节点一端为信号放大电路的输出端。
[0024]优选地，所述带通滤波电路包括:放大器U1-D、电容C8、电容C9、电阻R2和电阻R4，
[0025]所述电容C8的一端与信号放大电路的输出端相连,另一端与放大器Ul-D的负相输入端相连，所述电阻R2的一端与信号放大电路的输出端相连，另一端接地，所述电阻R4的两端分别与放大器Ul-D的负相输入端和输出端相连，所述电容C9的两端分别与信号放大电路的输出端和放大器Ul-D的输出端相连,所述放大器Ul-D的正相输入端与参考电源VREF相连，所述放大器Ul-D的输出端为带通滤波电路的输出端。
[0026]优选地，所述信号比较电路包括:放大器IC5-D、三极管Q1、电阻R3和电阻R6-电阻R8，
[0027]所述放大器IC5-D的负相输入端与带通滤波电路的输出端相连，所述电阻R3和电阻R6串联，其串联节点与放大器IC5-D的正相输入端相连，所述电阻R3的非串联节点一端与电源VCC相连，所述电阻R6的非串联节点一端接地，所述电阻R7的一端与放大器IC5-D的正相输入端相连，另一端与三极管Ql的集电极相连，所述电阻R8的一端与三极管Ql的基极相连，另一端与控制单元的第一 IO端口相连，所述三极管Ql的发射极接地，且所述放大器IC5-D的输出端为信号比较电路的输出端。
[0028]优选地，所述信号比较电路还包括:三极管Q3、电阻R9和电阻R10，
[0029]所述电阻RlO的一端与放大器IC5-D的正相输入端相连，另一端与三极管Q3的集电极相连，所述电阻R9的一端与三极管Q3的基极相连，另一端与控制单元的第二 IO端口相连，所述三极管Q3的发射极接地。
[0030]优选地，所述控制单元采用单片机。
[0031]优选地，所述控制单元包括脉冲产生模块、计时模块和计算模块；所述脉冲产生模块用于输出周期性的脉冲串；所述计时模块用于获取脉冲产生模块输出周期性脉冲串和信号比较电路输出周期性脉冲信号的时间差，所述计算模块用于根据所述时间差计算得出测
量距离。
[0032]有益效果:
[0033]I)本发明所述超声波测距装置能够对其中的超声波收发一体探头检测到的微弱超声波回波信号(即被障碍物反射的超声波信号)进行放大、滤波和转换处理，以形成与超声波回波信号对应的周期性脉冲信号(即方波信号)，再结合用于激励超声波收发一体探头发射超声波信号的周期性脉冲串，得出发射点与障碍物之间的距离。可见，即便发射点与障碍物之间的距离较远，使得超声波收发一体探头检测到的超声波回波信号较弱，所述超声波测距装置也能通过对超声波回波信号进行放大、滤波和转换处理而测出发射点与障碍物之间的距离，因此，与现有技术相比测量距离更远。
[0034]2)本发明所述超声波测距装置中的超声波发送驱动电路采用了两个电源极性不同的三极管Q4-A和三极管Q4-B，使得三极管Q4-A和三极管Q4-B始终处于一个导通、另一个截止的状态，也即该两个三极管推挽相连，使得超声波发送驱动电路成为推挽驱动电路，因此能够提闻超声波收发一体探头的驱动功率。
[0035]3)本发明所述超声波测距装置中的带通滤波电路具有结构简单的优点。
[0036]4)本发明所述超声波测距装置中的信号比较电路为阈值电路，其通过调整阈值电压使得其中的放大器IC5-D (即比较器)在输入信号很微弱时也能输出周期性脉冲信号(即方波信号)，进而增大了超声波测距装置的测量距离。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明实施例1中所述超声波测距装置的结构框图；
[0038]图2为图1中超声波发送驱动电路的结构图；
[0039]图3为图1中所述信号放大电路的结构图；
[0040]图4为图1中所述带通滤波电路的结构图；
[0041]图5为图1中所述信号比较电路的一种结构图；
[0042]图6为图1中所述信号比较电路的另一种结构图；
[0043]图7为本发明实施例2中所述超声波测距装置的电路结构图。
【具体实施方式】
[0044]为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。[0045]实施例1:
[0046]本实施例提供一种超声波测距装置，如图1所示，其包括:
[0047]控制单元、超声波发送驱动电路、中周变压器、超声波收发一体探头、信号放大电路、带通滤波电路和信号比较电路。
[0048]所述控制单元与超声波发送驱动电路相连，用于输出周期性的脉冲串至超声波发送驱动电路。该周期性脉冲串的幅值优选为5v左右。
[0049]优选地，每串脉冲为20-30个。这个脉冲数量是根据本实施例所述超声波测距装置的实际调试结果选定的，每串脉冲为20-30个可以使超声波收发一体探头发射的超声波的振幅最大，传播距离最远。
[0050]优选地，所述控制单元(MCU)采用单片机。
[0051]所述超声波发送驱动电路与中周变压器相连，用于将所述周期性的脉冲串转换为周期性的正弦波信号，并输出至中周变压器。该周期性的正弦波信号的峰值优选为IOv左右。
[0052]当然，所述超声波发送驱动电路还可将所述周期性的脉冲串转换为其它周期性信号，例如周期性的类正弦波信号、余弦波信号等，只需满足使超声波收发一体探头发射的超声波的传播距离尽可能地远即可。
[0053]优选地，如图2所示，超声波发送驱动电路包括:三极管Q5、三极管Q4-A、三极管Q4-B、电阻R14-电阻R19、电阻R22和电阻R23，
[0054]所述电阻R15的一端与控制单元的输出端相连，另一端与三极管Q5的基极相连，所述电阻R22的一端与三极管Q5的基极相连，另一端与三极管Q5的发射极相连，所述三极管Q5的集电极与电阻R23相连，
[0055]所述电阻R16和电阻R18串联后与电阻R23并联，其串联节点与三极管Q4_B的基极相连，且电阻R16的非串联节点一端与三极管Q5的集电极相连，所述三极管Q4-B的发射极分别连接电源VCC和电阻R18的非串联节点一端，
[0056]所述电阻R17和电阻R19串联后分别与三极管Q5的集电极和发射极相连，其串联节点与三极管Q4-A的基极相连，且电阻R19的非串联节点一端与三极管Q5的发射极相连，所述三极管Q4-A的发射极分别连接地和电阻R19的非串联节点一端，
[0057]所述电阻R14的两端分别与三极管Q4-A的集电极和三极管Q4_B的集电极相连，且三极管Q4-B的集电极一端为超声波发送驱动电路的输出端。
[0058]进一步优选地，所述三极管Q5为NPN型三极管；所述三极管Q4_A为NPN型三极管；所述三极管Q4-B为PNP型三极管。可以看出，三极管Q4-A与三极管Q4-B的电源极性不同，使得该两个三极管始终处于一个导通、另一个截止的状态，也即该两个三极管推挽相连，使得超声波发送驱动电路成为推挽驱动电路，因此提高了超声波收发一体探头的驱动功率。
[0059]所述中周变压器与超声波收发一体探头相连，用于对所述周期性的正弦波信号进行升压处理后输出至超声波收发一体探头。经升压处理后的周期性的正弦波信号峰值优选为IOOv左右，从而更好地激励超声波收发一体探头发射超声波。
[0060]所述中周变压器具有体积小、成本低等优点，特别适用于对电路中的正弦波信号或脉冲信号等进行放大处理(即升压处理)；普通的变压器因体积较大、成本较高，即使具备信号放大功能，也不适宜替代中周变压器而应用于本发明所述超声波测距装置。[0061]优选地，所述中周变压器的原边绕组的两端分别连接超声波发送驱动电路的输出端和地，
[0062]所述中周变压器的副边绕组的两端分别连接超声波收发一体探头。
[0063]所述超声波收发一体探头与信号放大电路相连，用于在受到升压后的周期性的正弦波信号的激励后，向障碍物发射超声波信号，该发射的超声波信号遇到障碍物后被反射，被反射的超声波信号(即超声波回波信号)与发射的超声波信号相比，具有一定的衰减，且待探测的距离(即发射点与障碍物的距离)越远，产生的衰减越严重；超声波收发一体探头还用于接收被障碍物反射的超声波信号，和产生与被反射的超声波信号对应的电压信号，且该电压信号的峰值与待探测的距离成反比，并将该电压信号输出至信号放大电路。
[0064]所述信号放大电路经带通滤波电路与信号比较电路相连，所述信号放大电路和带通滤波电路分别用于对超声波收发一体探头输出的电压信号进行放大和滤波处理后输出至信号比较电路。
[0065]优选地，如图3所示，所述信号放大电路包括:放大器IC5-A、电容C2、电容C6、电容C7、电容C10、电阻R1、电阻R5和电阻Rll-电阻R13，
[0066]所述电容C2和电阻R5串联，且电容C2的非串联节点一端与超声波收发一体探头相连，电阻R5的非串联节点一端与放大器IC5-A的负相输入端相连，所述电容C7和电阻R13并联后分别与放大器IC5-A的负相输入端和输出端相连，所述电阻Rll和电阻R12串联，其串联节点分别与放大器IC5-A的正相输入端和参考电源VREF相连，且电阻Rll的非串联节点一端与电源VCC相连，电阻Rl2的非串联节点一端接地，所述电容C6与电阻Rl2并联，所述电容ClO和电阻Rl串联，且电容ClO的非串联节点一端与放大器IC5-A的输出端相连，电阻Rl的非串联节点一端为信号放大电路的输出端。
[0067]优选地，如图4所示，所述带通滤波电路包括:放大器U1-D、电容C8、电容C9、电阻R2和电阻R4，
[0068]所述电容C8的一端与信号放大电路的输出端相连,另一端与放大器Ul-D的负相输入端相连，所述电阻R2的一端与信号放大电路的输出端相连，另一端接地，所述电阻R4的两端分别与放大器Ul-D的负相输入端和输出端相连，所述电容C9的两端分别与信号放大电路的输出端和放大器Ul-D的输出端相连,所述放大器Ul-D的正相输入端与参考电源VREF相连，所述放大器Ul-D的输出端为带通滤波电路的输出端。可见，所述带通滤波电路既能实现本发明的滤波功能，又具有结构简单的优点。
[0069]所述信号比较电路与控制单元相连，用于将带通滤波电路输出的经滤波处理后的电压信号转换为周期性脉冲信号，并输出至控制单元。
[0070]优选地，如图5所示，所述信号比较电路包括:放大器IC5-D、三极管Q1、电阻R3、电阻R6-电阻R8，
[0071]所述放大器IC5-D的负相输入端与带通滤波电路的输出端相连，所述电阻R3和电阻R6串联，其串联节点与放大器IC5-D的正相输入端相连，所述电阻R3的非串联节点一端与电源VCC相连，所述电阻R6的非串联节点一端接地，所述电阻R7的一端与放大器IC5-D的正相输入端相连，另一端与三极管Ql的集电极相连，所述电阻R8的一端与三极管Ql的基极相连，另一端与控制单元的第一 IO端口相连，所述三极管Ql的发射极接地，且所述放大器IC5-D的输出端为信号比较电路的输出端。[0072]可见，当三极管Ql导通时，电阻R6和电阻R7并联分压，使得放大器IC5-D的正相输入端的电压变小，即正相阈值电压变小，因此，即使放大器IC5-D的负相输入端接收到的信号比较微弱(由发射点与障碍物的距离较远引起)，放大器IC5-D的输出端也能输出与超声波回波信号对应的周期性脉冲信号，进而增大了超声波测距装置的测量距离。
[0073]其中，三极管Ql优选为NPN型三极管。
[0074]进一步优选地，如图6所示，所述信号比较电路还包括:三极管Q3、电阻R9和电阻R10,
[0075]所述电阻RlO的一端与放大器IC5-D的正相输入端相连，另一端与三极管Q3的集电极相连，所述电阻R9的一端与三极管Q3的基极相连，另一端与控制单元的第二 IO端口相连，所述三极管Q3的发射极接地。
[0076]其中，三极管Q3优选为NPN型三极管。
[0077]这里，控制单元的第一 IO端口和第二 IO端口分别用于向三极管Ql和三极管Q3输出控制信号，以分别控制三极管Ql和三极管Q3导通或截止。该控制信号具体为高、低电平信号，例如可以设置为第一 IO端口输出高电平信号时，三极管Ql导通，输出低电平信号时，三极管Ql截止；设置为第二 IO端口输出高电平信号时，三极管Q3导通，输出低电平信号时，三极管Q3截止.反之亦可。
[0078]可见，三极管Q3、电阻R9和电阻RlO起到备份的作用，以防止三极管Q1、电阻R7和电阻R8出现问题时信号比较电路无法输出周期性脉冲信号。需要说明的是，如果备份过多就会产生更多的误差，反而使得信号比较电路无法输出周期性脉冲信号，因此采用一个备份是较佳的。
[0079]所述控制单元还用于根据其输出的周期性脉冲串和信号比较电路输出的周期性脉冲信号得出测量距离。
[0080]优选地，所述控制单元包括脉冲产生模块、计时模块和计算模块；所述脉冲产生模块用于输出周期性的脉冲串；所述计时模块用于获取脉冲产生模块输出周期性脉冲串和信号比较电路输出周期性脉冲信号的时间差，所述计算模块用于根据所述时间差以及超声波在介质(一般为空气)中的传播速度计算得出测量距离。
[0081]实施例2:
[0082]本实施例提供一种超声波测距装置，如图1所示，其包括:
[0083]单片机，用于输出周期性的脉冲串，以及根据其输出的周期性脉冲串和信号比较电路输出的周期性脉冲信号得出测量距离；
[0084]三极管Q5、三极管Q4-A、三极管Q4-B、电阻R14-电阻R19、电阻R22和电阻R23，即超声波发送驱动电路，用于将所述周期性的脉冲串转换为周期性的正弦波信号；
[0085]电容C4，用于交流耦合，便于将超声波发送驱动电路输出的交流信号(即周期性正弦波信号)更好地进行放大；
[0086]中周变压器Tl，用于对所述周期性的正弦波信号进行升压处理；
[0087]超声波收发一体探头UTS，用于发射超声波信号，和接收被障碍物反射的超声波信号，并产生与被反射的超声波信号对应的电压信号；
[0088]电容C3，用于与超声波收发一体探头UTS中的内阻r进行RC阻抗匹配，以使得超声波收发一体探头UTS达到谐振；稳压管Dl,用于将超声波收发一体探头UTS输出的电压信号稳压至一定水平，以防止损害后续电路；
[0089]放大器IC5-A、电容C2、电容C6、电容C7、电容C10、电阻R1、电阻R5和电阻Rll-电阻R13，即信号放大电路，用于对超声波收发一体探头输出的电压信号进行放大处理；
[0090]放大器U1-D、电容C8、电容C9、电阻R2和电阻R4，即带通滤波电路，用于对经过放大处理的电压信号进行滤波处理；
[0091]电容Cl，起到隔直通交，和滤波、放大的作用；
[0092]放大器IC5-D、三极管Q1、电阻R3、电阻R6-电阻R8，三极管Q3、电阻R9和电阻R10，即信号比较电路，用于将经过放大、滤波处理后的电压信号转换为周期性脉冲信号。
[0093]其中，电阻R15的一端与单片机的信号输出端MCU相连,另一端与三极管Q5的基极相连，电阻R22的一端与三极管Q5的基极相连，另一端与三极管Q5的发射极相连，三极管Q5的集电极与电阻R23相连，电阻R16和电阻R18串联后与电阻R23并联，其串联节点与三极管Q4-B的基极相连，且电阻R16的非串联节点一端与三极管Q5的集电极相连，三极管Q4-B的发射极分别连接电源VCC和电阻R18的非串联节点一端，电阻R17和电阻R19串联后分别与三极管Q5的集电极和发射极相连，其串联节点与三极管Q4-A的基极相连，且电阻R19的非串联节点一端与三极管Q5的发射极相连，三极管Q4-A的发射极分别连接地和电阻R19的非串联节点一端，电阻R14的两端分别与三极管Q4-A的集电极和三极管Q4-B的集电极相连，
[0094]电容C4的两端分别连接三极管Q4-B的集电极和中周变压器Tl的原边绕组的同名端，中周变压器Tl的原边绕组的非同名端接地，其副边绕组的两端分别连接超声波收发一体探头UTS，
[0095]电容C3和稳压管Dl均与超声波收发一体探头UTS并联，且电容C3与中周变压器Tl的副边绕组的非同名端相连的一端接地，稳压管Dl的阳极接地，
[0096]电容C2和电阻R5串联，且电容C2的非串联节点一端与超声波收发一体探头相连，电阻R5的非串联节点一端与放大器IC5-A的负相输入端相连，电容C7和电阻R13并联后分别与放大器IC5-A的负相输入端和输出端相连，电阻Rll和电阻R12串联，其串联节点分别与放大器IC5-A的正相输入端和参考电源VREF相连，且电阻Rll的非串联节点一端与电源VCC相连，电阻R12的非串联节点一端接地，电容C6与电阻R12并联，电容ClO和电阻Rl串联，且电容ClO的非串联节点一端与放大器IC5-A的输出端相连，电阻Rl的非串联节点一端与电容C8相连，也即，电容C10、电阻Rl和电容C8依次串联，且电容C8的与电阻Rl的非串联节点一端连接放大器U1-D的负相输入端，电阻R2的一端与电阻Rl和电容C8的串联节点相连，另一端接地，电阻R4的两端分别与放大器Ul-D的负相输入端和输出端相连，电容C9的一端与电阻Rl和电容C8的串联节点相连，另一端与放大器Ul-D的输出端相连，放大器Ul-D的正相输入端与参考电源VREF相连，
[0097]电容Cl的两端分别与放大器Ul-D的输出端和放大器IC5-D的负相输入端相连，
[0098]电阻R3和电阻R6串联，其串联节点与放大器IC5-D的正相输入端相连，电阻R3的非串联节点一端与电源VCC相连，电阻R6的非串联节点一端接地，电阻R7的一端与放大器IC5-D的正相输入端相连,另一端与三极管Ql的集电极相连，电阻R8的一端与三极管Ql的基极相连，另一端与单片机的第一 IO端口 MCUl相连，三极管Ql的发射极接地，电阻RlO的一端与放大器IC5-D的正相输入端相连，另一端与三极管Q3的集电极相连，所述电阻R9的一端与三极管Q3的基极相连，另一端与单片机的第二 IO端口 MCU2相连，所述三极管Q3的发射极接地，放大器IC5-D的输出端与单片机的信号输入端MCU3相连。
[0099]本实施例中的其他结构及作用都与实施例1相同，这里不再赘述。
[0100]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种超声波测距装置，其特征在于，包括: 控制单元、超声波发送驱动电路、中周变压器、超声波收发一体探头、信号放大电路、带通滤波电路和信号比较电路， 所述控制单元用于输出周期性的脉冲串至超声波发送驱动电路； 所述超声波发送驱动电路用于将所述周期性的脉冲串转换为周期性的正弦波信号，并输出至中周变压器； 所述中周变压器用于对所述周期性的正弦波信号进行升压处理后输出至超声波收发一体探头； 所述超声波收发一体探头用于在受到升压后的周期性的正弦波信号的激励后，向障碍物发射超声波信号；以及用于接收被障碍物反射的超声波信号，和产生与被反射的超声波信号对应的电压信号，并输出至信号放大电路； 所述信号放大电路和带通滤波电路分别用于对超声波收发一体探头输出的电压信号进行放大和滤波处理后输出至信号比较电路； 所述信号比较电路用于将带通滤波电路输出的经滤波处理后的电压信号转换为周期性脉冲信号，并输出至控制单元； 所述控制单元还用于根据其输出的周期性脉冲串和信号比较电路输出的周期性脉冲信号得出测量距离。
2.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于， 超声波发送驱动电路包括:三极管Q5、三极管Q4-A、三极管Q4-B、电阻R14-电阻R19、电阻R22和电阻R23， 所述电阻R15的一端与控制单元的输出端相连，另一端与三极管Q5的基极相连，所述电阻R22的一端与三极管Q5的基极相连，另一端与三极管Q5的发射极相连，所述三极管Q5的集电极与电阻R23相连， 所述电阻R16和电阻R18串联后与电阻R23并联，其串联节点与三极管Q4-B的基极相连，且电阻R16的非串联节点一端与三极管Q5的集电极相连，所述三极管Q4-B的发射极分别连接电源VCC和电阻R18的非串联节点一端， 所述电阻R17和电阻R19串联后分别与三极管Q5的集电极和发射极相连，其串联节点与三极管Q4-A的基极相连，且电阻R19的非串联节点一端与三极管Q5的发射极相连，所述三极管Q4-A的发射极分别连接地和电阻R19的非串联节点一端， 所述电阻R14的两端分别与三极管Q4-A的集电极和三极管Q4-B的集电极相连，且三极管Q4-B的集电极一端为超声波发送驱动电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的超声波测距装置，其特征在于，所述三极管Q5为NPN型三极管；所述三极管Q4-A为NPN型三极管；所述三极管Q4-B为PNP型三极管。
4.根据权利要 求1所述的超声波测距装置，其特征在于， 所述中周变压器的原边绕组的两端分别连接超声波发送驱动电路的输出端和地， 所述中周变压器的副边绕组的两端分别连接超声波收发一体探头。
5.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于，所述信号放大电路包括:放大器IC5-A、电容C2、电容C6、电容C7、电容CIO、电阻R1、电阻R5和电阻Rll-电阻R13， 所述电容C2和电阻R5串联，且电容C2的非串联节点一端与超声波收发一体探头相连，电阻R5的非串联节点一端与放大器IC5-A的负相输入端相连，所述电容C7和电阻R13并联后分别与放大器IC5-A的负相输入端和输出端相连，所述电阻Rll和电阻R12串联，其串联节点分别与放大器IC5-A的正相输入端和参考电源VREF相连，且电阻Rll的非串联节点一端与电源VCC相连，电阻R12的非串联节点一端接地，所述电容C6与电阻R12并联，所述电容ClO和电阻Rl串联，且电容ClO的非串联节点一端与放大器IC5-A的输出端相连，电阻Rl的非串联节点一端为信号放大电路的输出端。
6.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于，所述带通滤波电路包括:放大器U1-D、电容C8、电容C9、电阻R2和电阻R4， 所述电容C8的一端与信号放大电路的输出端相连,另一端与放大器Ul-D的负相输入端相连，所述电阻R2的一端与信号放大电路的输出端相连，另一端接地，所述电阻R4的两端分别与放大器Ul-D的负相输入端和输出端相连,所述电容C9的两端分别与信号放大电路的输出端和放大器Ul-D的输出端相连，所述放大器Ul-D的正相输入端与参考电源VREF相连，所述放大器Ul-D的输出端为带通滤波电路的输出端。
7.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于，所述信号比较电路包括:放大器IC5-D、三极管Q1、电阻R3和电阻R6-电阻R8， 所述放大器IC5-D的负相输入端与带通滤波电路的输出端相连，所述电阻R3和电阻R6串联，其串联节点与放大器IC5-D的正相输入端相连，所述电阻R3的非串联节点一端与电源VCC相连，所述电阻R6的非串联节点一端接地，所述电阻R7的一端与放大器IC5-D的正相输入端相连，另一端与三极管Ql的集电极相连，所述电阻R8的一端与三极管Ql的基极相连，另一端与控制单元的第一 IO端口相连，所述三极管Ql的发射极接地，且所述放大器IC5-D的输出端为信号比较电路的输出端。
8.根据权利要求7所述的超声波测距装置，其特征在于，所述信号比较电路还包括:三极管Q3、电阻R9和电阻RlO， 所述电阻RlO的一端与放大器IC5-D的正相输入端相连,另一端与三极管Q3的集电极相连，所述电阻R9的一端与三极管Q3的基极相连，另一端与控制单元的第二 IO端口相连，所述三极管Q3的发射极接地。
9.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于，所述控制单元采用单片机。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的超声波测距装置，其特征在于，所述控制单元包括脉冲产生模块、计时模块和计算模块；所述脉冲产生模块用于输出周期性的脉冲串；所述计时模块用于获取脉冲产生模块输出周期性脉冲串和信号比较电路输出周期性脉冲信号的时间差，所述计算模块用于根据所述时间差计算得出测量距离。
【文档编号】G01S15/08GK103645478SQ201310718372
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】邓飞贺, 朱得亚 申请人:奇瑞汽车股份有限公司