专利名称：超声波雨雾行车自动测距报警仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及保证汽车(或火车)在雨雾雪中行车安全的装置，特别是一种能自动监汕(装有本装置的)汽车与前面汽车之间的距离，并在近距离接近危险值时能自动报警及提供制动自控信号。
目前，汽车在国内外均是一种普遍的交通和运输工具，而汽车在雨雾雪中行车时，因肉眼能见度低，最容易出撞车等事故。尤其是现在高速公路愈来愈多，行车速度也愈来愈快，这种情况下相撞事故也随之大大增加，甚至经常发生连续相邻行驶的几十辆、一百多辆汽车互相碰撞的大事故。国外某些新型高档汽车上有在雨雾雪中行驶时能监测与前面汽车之间距离的仪器，但一般都是用红外技术实现，其设备复杂，成本极高。所以不能普及应用。我国国产各种汽车上一概均没有这种安全装置。火车也没有这种安全装置。
本实用新型的目的在于提供一种汽车能在雨雾雪中能见度低的情况下行车时，对前面汽车相隔距离进行连续自动监测和接近危险近距离时自动报警及提供制动自控信号的安全仪器。并还可供火车在雨雾雪中时，对前面较大障碍物等，进行自动监测报警及提供制自控信号。
本实用新型的目的是通过以下过程实现的开脉冲控制电路[1]中产生的开脉冲信号，经过集成块IC1的输出端U01与振荡器中的集成块IC2的输入端U12电连接，触发振荡器[2]工作；经振荡器的集成块IC3的输出端U02与电压放大器[3]集成块IC4的输入端Ui3电连接，以及IC4的输出端与功率放大器[4]的输入端(BG2、BG3的发射极)电连接，顺序进行电压放大和功率放大；放大后的电振荡经功率放大器[4]的输出端(BG3、BG4的集电极)电连接至输出变压器T1的初级线圈，再由变压器T1的次级线圈输出端U03电连接至超声波换能器[5]转换为同频率的超声波发射到空间；而被汽车(或较大障碍物)反射回的超声波，被超声波换能器[5]接收后，还原为同频率的电振荡(Ui4)，然后经与换能器[5]电连接的变压器T2的初级线圈，耦合到次级线圈，再经与次级线圈电连接的调谐式放大器[6]的集成块IC5的输入端，将电振荡信号进行调揩放大后，经集成块IC5的输出端与变压器T3初级线圈电连接，再耦合到次级线圈，次级线圈与检波器[7]的输入端(二极管D7正极)电连接，然后经检波器[7]的输出端(二极管D7负极)与微分电路[8]输入端(电容C15)电连接，将检波后的信号变成关脉冲信号，从微分电路输出(U04或Ui1)；微分电路的输出端(二极管D6的负极)电连接至时钟计数器[9]输入端(以及开关电路[1]中集成块IC0的输入端)；时钟计数器[9]的输出端(Ui5)与译码器[10]的输入端(电容C17)电连接，时钟计数器[9]进行时间差计数后，再经过译码器[10]转换为距离计数，然后经译码器集成块IC7的输出端U05与数值显示器[12]电连接，将距离计数在数值显示器[12]中的数码管上显示出来，计数器[9]的另一输出端(Ui6)与报警器[11]电连接，以实现汽车接近危险近距离时自动报警同时，报警器[11]通过传输线[13]输出信号(U06)，以提供自动自控信号。所述开脉冲控制电路[1]主要由倒相器IC0及延迟电路(电阻RT、电容CT)与调节比较集成块IC1顺序电连接组成，调节RT和CT可控制开制开关脉冲之间的延迟时间在0.1—0.5s之间。前述的振荡器[2]主要由倒相器IC2、电容C3、RC桥式振荡集成块IC3顺序电连接组成。功率放大器[4]主要由BG2、BG3、BG4、BG5四个三极管电连接为互补对称放大电路及输出变压器T1组成。超声波换能器[5]由电致伸缩材料(如锆钛酸铅)或者磁致伸缩材料(如镍)构成。射频放大器[6]由调谐式三级放大集成块IC5及调谐变压器T3电连接组成。报警器[11]主要由模拟声集成块或者蜂音报警电路构成。显示器[12]主要由数码管或者数字管构成。
本实用新型是利用汽车(或大型障碍物)能反射具有穿过雨雾雪传播特点的超声波的原理而设计的。我们测量超声波在空间来回传播的时间距离间隔，并根据超声波的速度(约330m/s)，换算为超声波传播的空间距离间隔，从而得到相邻两汽车(或车辆与较大障碍物)之间的相距间隔。因超声波收发设备比其他现有技术(如红外技术)有设备简单、性能稳定、成本低的各项优点，兼有监测和报警两项功能，所以本实用新型能解决目前绝大多数汽车拥有者无法利用现有技术的困难，故本实用新型适宜于广泛推广普及在现有各种型号的汽车(特别在高速公路行驶的汽车)上应用。还能应用在火车上。
图1是本实用新型各部份组成的总方框图，其各方框意义如下序号名称 序号名称1开脉冲控制电路8 微分电路2振荡器9 时钟计数器3电压放大器10译码器4功率放大器11报警器5超声波换能器 12数值显示器6射频放大器13传输线7检波器图2是开脉冲控制电路原理图图3是振荡器电原理图图4是电压、功率放大器和换能器(发射)电原理图图5是换能器(接收)射频放大器、检波器、微分电路原理图图6是译码器电原理图
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明由开脉冲控制电路[1]产生的正触发开脉冲U01(Ui2)，进入文式电桥振荡器[2]，通过IC2倒相，C3放电，BG1由导通转换为截止，从而使以集成电路IC3为主要元件的振荡器[2]起振，产生正弦电振荡，振荡频率可通过R10、R11、C3、C6进行调节(f=12πRC]]>，其中R＝R10＝R11，C＝C5＝C6，f＝30～300kc)，直到C3放电结束，BG1重新回到导通状态使使振荡器停振，振荡的持续时间(脉冲宽度)约1ms。振荡器输出的电信号U02(亦Ui3)经以运算放大器IC4及BG2-5主要元件的电压放大器[3]和功率输出放大器[4]放大，功率放大器采用互补对称功率放大电路(也可采用变压器耦合推挽功率放大电路)，放大后的电振荡讯号经变压器T1耦合至由电致伸缩或磁伸缩材料构成的超声波换能器H[5]，将电振荡U03转换为同频率的机械振动，同时以超声波向前方发射出去。当超声波讯号被前方的汽车反射回来后，经超声波换能器H[5]接收。发射与接收超声波的换能器，可以合用一个超声波换能器件(也可以分别用两个超声波换能器件担任)。换能器将超声波信号重新转换为同频率的电信号Ui4，再经变压器T2耦合至以IC5为主要元件的调谐式三级射频放大器[6]进行放大，然后经变压器T3传输至以D7为主要元件构成的检波器[7]进行检波，并经由C15、D6为主要元件构成的微分电路[8]将正弧形电信号变为正脉冲即关脉冲U04(亦Ui1)。关脉冲进入开脉冲控制电路[1]中，经倒相IC0反相，再经调节比较IC1及RT、CT等元件作用后，得到比关脉冲延迟0.1-0.5s后的开脉冲输出。然后，再开始如前所述的第二次发射过程。另外，开脉冲和关脉冲还均传输给由时钟集成电路构成的时钟计数器[9]，得到开、关脉冲之间时间间隔计数。一方面，此时间间隔计数送至译码器[10]，调节R27、R28、C19可转换为相应的距离间隔计数，并送至数值显示器[12]的数码管或数字管，呈现两汽车相隔距离的数字显示；另一方面，上述时间间隔计数(或距离间隔计数)送至报警器[11]，报警器为通用蜂音报警电路或模拟声集成电路，实现预置近距离接近危险值时的报警功能。并通过传输线[13]对制动自控的装置提供自控信号。
以下是本实用新型的最佳实施实例如图2所示的开脉冲控制电路[1]的集成电路IC1采用调节比较器LM311，其输入端与电位器RT＝250K固定端之一电连接，固定定端之二与IC0集成电路SN7404的输出端电连接，SN7404的输入端与微分电路[8]中的C15、D6电连接，而输出端U01与振荡器中的集成电路IC2—SN7404的输入端Ui2电连接。CT＝0.01μ。如图3所示的振荡器[2]的集成电路IC3采用CM101A，其输入端与R7、C4电连接。选择如下电阻R10＝R11＝R，C5＝C6＝C，使f=12πRC]]>＝20～300kc为宜。选取C3＝0.047μf。如图4所示的电压放大器[3]中的主要元件集成电路IC4采用μA741，其输入端与振荡器的IC3即CM101A的输出端U02电连接，输出端与功率放大器[4]中的三极管BG2即2N3642及BG4即2N2905的两端入端电连接，而BG2、BG4的两输出端分别与BG3即2N5876的输入端、BG5即2N5878的输入端电连接。BG3和BG5的输出端与变压器T1的初级输入端电连接，而T1的次级输出端与换能器H[5]电连接。换能器可采用锆钛酸铅电致伸缩材料(亦可用镍磁致伸缩材料)。如图5所示的射频放大器[6]中的主要元件集成电路IC5采用CA3012，其输入端与变压器T2的输出端电连接，其输出端与变压器T3的输入端电连接，而变压器T3的输出端与检波器[7]中的主要元件二极检波管D7即2AP16的输入端电连接，2AP16的输出端与微分电路[8]的主要元件电容器C15＝0.1μf之一端电连接，C15的另一端与微分电路中的另一主要元件D6亦为2AP16进行电连接。时针计数器[9]中的主要元件采用集成电路SA2251，其输入端与IC1即LM311的输出端及D6即2AP16的输出端电连接，其输出端之一与译码器[10]中的主要元件集成电路IC6即CH7555的输入端TR电连接，其输出端之二与报警器[11]中的主要元件模拟声集成电路9561的输入端电连接，9561的输出端U06用同轴屏蔽传输线[13]对外输出。译码器[10]中的主要元件集成电路IC7(亦为CH7555)的输出端Q即U05与数值显示器[12]中的主要元件通用型七段式发光二极磷化镓数码管电路的输入端电连接。
权利要求1.一种超声波雨雾行车自动测距报警仪，其特征在于开脉冲控制电路[1]中产生的开脉冲信号，经过集成块IC1的输出端U01与振荡器中的集成块IC2的输入端Ui2电连接，触发振荡器[2]工作；经振荡器的集成块IC3的输出端U02与电压放大器[3]集成块IC4的输入端Ui3电连接，以及IC4的输出端与功率放大器[4]的输入端BG2、BG3的发射极电连接，顺序进行电压放大以及功率放大；放大后的电振荡经功率放大器[4]的输出端BG3、BG4的集电极成电连接至输出变压器T1的初级线圈，再由变压器T1的次级线圈输出端U03电连接至超声波换能器[5]转换为同频率的超声波发射到空间；而被汽车或较大障碍物反射回的超声波，被超声波换能器[5]接收后，还原为同频率的电振荡Ui4，然后经与换能器[5]电连接的变压器T2的初级线圈，耦合到次级线圈，再经与次级线圈电连接的调谐式放大器[6]的集成块IC5的输入端，将电振荡信号进行调谐放大后，经集成块IC5的输出端与变压器T3初级线圈电连接，再耦合到次级线圈，次级线圈与检波器[7]的输入端，二级管D7正极电连接，然后经检波器[7]的输出端，二极管D7负极与微分电路[8]输入端，电容C15电连接，将检波后的信号变成关脉冲信号，从微分电路输出U04或Ui1；微分电路的输出端二极管D6的负极电连接至时钟计数器[9]输入端以及开关电路[1]中集成块IC0的输入端；时钟计数器[9]的输出端UI5与译码器[10]的输入端电容C17电连接，时钟计数器[9]进行时间差计数后，再经过译码器[10]转换为距离计数，然后经译码器集成块IC7的输出端U05与数值显示器[12]电连接，将距离计数在数值显示器[12]中的数码管上显示出来；时钟计数器[9]的另一输出端UI6与报警器[11]电连接，以实现汽车接近危险近距离时自动报警，同时，报警器[11]通过传输线[13]输出信号U06，以提供自动自控信号。
2.根据权利要求1所述的测距报警仪其特征在于开脉冲控制电路[1]主要由倒相器IC0及延迟电路电阻RT、电容CT与调节比较集成块IC1的顺序电连接组成，调节RT和CT可控制开关脉冲之间的延迟时间在0.1—0.5s之间。
3.根据权利要求1所述的测距报警仪，其特征在于振荡器[2]主要由倒相器IC2、电容C3、RC桥式振荡集成块IC3顺序电连接组成。
4.根据权利要求1所述的测距报警仪，其特征在于功率放大器[4]主要由BG2、BG3、BG4、BG5四个三极管电连接为互补对称放大电路及输出变压器T1组成。
5.根据权利要求1所述的测距极警仪，其特征在于超声波换能器[5]由电致伸缩材料，如锆钛酸铅或者磁致伸缩材料如镍构成。
6.根据权利要求1所述的测距报警仪，其特征在于射频放大器[6]由调谐式三极放大器集成块IC5及调谐变压器T3电连接组成。
专利摘要一种能在雨雾雪中随时自动监测装有本装置的汽车(或火车)与前面汽车(或较大障碍物)之间的距离，并在危险值时自动报警及提供自控信号的仪器。它利用超声波能穿过雨雾雪，并能被汽车等反射的原理制成。本仪器由顺序电连接的开关电路、振荡器、放大器、换能器，以及顺序电连接的换能器、放大器、检波器、微分电路、时钟发生器、译码器、显示器和报警器组成。它具有准确度高，性能稳定、成本较低的优点，特点适宜在高速公路上应用。
文档编号G06F3/02GK2227861SQ94206180
公开日1996年5月22日 申请日期1994年3月29日 优先权日1994年3月29日
发明者胡传镛 申请人:胡传镛