一种地面自动识别装置及清洁设备的制作方法

本实用新型属于智能家居领域，尤其涉及一种地面自动识别装置及清洁设备。

背景技术：

现有技术中，在诸如吸尘器、扫地机等清洁设备的使用过程中，通常是通过清洁设备本身所带的工作档位的物理按键，人为地选择高档位或者低档位来控制清洁设备的工作状态，当清洁设备所清洁的地面为地板等硬地面的时候，通过使用者按下清洁设备的低档位按键，使清洁设备在低档位下进行清洁工作；当清洁设备所清洁的地面为地毯等软地面的时候，通过使用者按下清洁设备的高档位按键，使清洁设备在高档位下进行清洁工作。现有清洁设备的工作档位调节需要人为地根据实际情况进行操作，而无法自动识别地面，更无法进一步根据清洁的地面类型实现清洁设备工作档位的自适应切换，于此同时，反复按下工作档位的物理按键也十分容易造成器件本身的损坏，给清洁设备的使用带来极大不便，且清洁工作效率低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种地面自动识别装置，旨在解决清洁设备工作时对地面自动识别的问题。

本实用新型是这样实现的，一种地面自动识别装置，包括：

发送方波信号，接收地面反射信号并进行地面识别的中央处理器；

向地面发射信号并接收经地面反射信号的超声波传感器；

将所述中央处理器的方波信号发送到超声波传感器的信号发射模块；

接收所述超声波传感器传来的地面反射信号并发送给所述中央处理器的信号接收模块。

更进一步地，所述信号发射模块，包括：

根据所述中央处理器的方波信号驱动所述超声波传感器的信号转换电路。

更进一步地，所述信号接收模块，包括：

与所述超声波传感器连接，对地面反射信号进行信号滤波放大的第一级信号滤波放大电路；

与所述第一级信号滤波放大电路输出端连接的第二级信号滤波放大电路；

与所述第二级信号滤波放大电路输出端连接，对两级信号滤波放大后的信号进行整流滤波的信号整流滤波电路；

与所述信号整流滤波电路输出端连接的信号耦合电路。

更进一步地，所述信号转换电路，包括：

基极与所述中央处理器驱动端连接，集电极与电源连接，发射极接地的三极管；

负极连接所述三极管的集电极，正极连接所述超声波传感器的第三二极管；

正极连接所述三极管的集电极，负极连接所述超声波传感器的第一二极管。

更进一步地，所述第一级信号滤波放大电路，包括：

正输入端连接基准电压，负输入端连接所述超声波传感器的第一运算放大器；

连接在所述第一运算放大器与所述超声波传感器连接线路上的第三电阻；

一端连接所述第一运算放大器的负输入端，另一端连接所述第一运算放大器的输出端的第三电容；

连接在所述第三电容两端的第四电阻。

更进一步地，所述第二级信号滤波放大电路，包括：

正输入端连接基准电压，负输入端连接所述第一级信号滤波放大电路输出端的第二运算放大器；

连接在所述第二运算放大器与所述第一级信号滤波放大电路连接线路上的第五电阻；

一端连接所述第二运算放大器的负输入端，另一端连接所述第二运算放大器的输出端的第六电容；

连接在所述第六电容两端的第六电阻。

更进一步地，所述信号整流滤波电路，包括：

正极连接所述第二级信号滤波放大电路输出端，负极连接所述信号耦合电路的第二二极管；

一端连接到所述第二二极管负极与所述信号耦合电路连接线上，另一端接地的第七电容；

一端连接到所述第二二极管负极与所述信号耦合电路连接线上，另一端接地的第七电阻。

更进一步地，所述信号耦合电路，包括：

一端与所述信号整流滤波电路连接，另一端连接所述中央处理器的第八电容；

一端连接到所述第八电容与所述中央处理器连接线上，另一端接地的第八电阻。

更进一步地，所述超声波传感器与所述第一级信号滤波放大电路之间连接有用于信号耦合的第二电容，所述第一级信号滤波放大电路与所述第二级信号滤波放大电路之间连接有用于信号耦合的第四电容。

本实用新型还提供一种清洁设备，包括所述的地面自动识别装置。

本实用新型提供的地面自动识别装置中，通过中央处理器发送方波信号到信号发射模块，信号发射模块将方波信号发送到超声波传感器；超声波传感器根据方波信号向地面发射信号，经地面反射的信号被信号接收模块接收并发送给中央处理器进行地面识别，由于软地面反射信号幅度小，硬地面反射信号幅度大，因此中央处理器根据地面反射信号幅度能够实现地面识别，从而使清洁装置可根据地面软硬自动选择合适的档位进行地面清洁。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的地面自动识别装置框图；

图2是本实用新型实施例二提供的地面自动识别装置框图；

图3是本实用新型实施例三提供的信号转换电路图；

图4是本实用新型实施例四至九提供的信号接收模块电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种地面自动识别装置，包括：发送方波信号，接收地面反射信号并进行地面识别的中央处理器；将中央处理器的方波信号发送到超声波传感器的信号发射模块；向地面发射信号并接收经地面反射信号的超声波传感器；接收超声波传感器传来的地面反射信号并发送给中央处理器的信号接收模块。地面自动识别装置可根据地面反射信号幅度大小即可实现地面识别，识别出地面是硬地面还是软地面。

实施例一

本实用新型实施例提供了一种地面自动识别装置，如图1所示，该装置包括：

发送方波信号，接收地面反射信号并进行地面识别的中央处理器100；

将中央处理器100的方波信号发送到超声波传感器300的信号发射模块200；

向地面发射信号并接收经地面反射信号的超声波传感器300；

接收超声波传感器300传来的地面反射信号并发送给中央处理器100的信号接收模块400。

上述地面自动识别装置的工作原理是：中央处理器100发送方波信号到信号发射模块200，信号发射模块200将方波信号发送到超声波传感器300；超声波传感器300根据方波信号向地面发射信号，信号经地面反射，被信号接收模块400接收并发送给中央处理器100，中央处理器100根据地面反射信号幅度进行地面识别。

本实施例中，由于硬地面反射信号幅度大，软地面(例如地毯)的信号幅度小，因此根据地面反射信号幅度大小即可实现地面识别，可识别出地面是硬地面(例如地板)还是软地面(例如地毯)。中央处理器100采用市场采购的单片机，超声波传感器300采用市场采购的模块，具体的结构及电路不是本申请的创新点，因此，中央处理器100具体的结构及电路在此不作限定及赘述。

实施例二

本实用新型实施例提供了一种地面自动识别装置，如图2所示，在实施例一的基础上，信号发射模块200，包括：

根据中央处理器的方波信号驱动超声波传感器300的信号转换电路201。

本实施例中，通过信号转换电路201接收单片机发出的PWM方波信号，把信号转换成可被超声波传感器300接收的信号，送入超声波传感器300。

实施例三

本实用新型实施例提供了一种地面自动识别装置，如图3所示，在实施例二的基础上，信号转换电路201，包括：

基极与中央处理器100驱动端PWM_DRV连接，集电极与电源VCC连接，发射极接地的三极管Q1；

负极连接三极管Q1的集电极，正极连接超声波传感器300的第三二极管D3；

正极连接三极管Q1的集电极，负极连接超声波传感器300的第一二极管D1。

本实施例中，三极管Q1基极与中央处理器100驱动端PWM_DRV的连接线路上还设置第十电阻R10，信号转换电路201还包括一端接地，另一端连接到第十电阻R10与三极管Q1基极之间的第十一电阻R11，三极管Q1集电极与电源VCC连接线路上还设置用作负载电阻的第九电阻R9。通过第十电阻R10、第十一电阻R11实现限流，使得中央处理器的方波信号能够被三极管Q1接收，且不损坏器件。中央处理器的PWM方波信号控制三极管Q1工作，从而驱动超声波传感器300(J1)，PWM方波信号经三极管Q1，再经过反向并联的第一二极管D1和第三二极管D3，将信号送入超声波传感器300(J1)的Sensor+端。

实施例四

本实用新型实施例提供了一种地面自动识别装置，如图4所示，在实施例一的基础上，信号接收模块400，包括：

与超声波传感器300连接，对地面反射信号进行信号滤波放大的第一级信号滤波放大电路401；

与第一级信号滤波放大电路401输出端连接的第二级信号滤波放大电路402；

与第二级信号滤波放大电路402输出端连接，对两级信号滤波放大后的信号进行整流滤波的信号整流滤波电路403；

与信号整流滤波电路403输出端连接的信号耦合电路404。

本实施例中，超声波传感器300接收到地面反射信号，第一级信号滤波放大电路401、第二级信号滤波放大电路402对地面反射信号进行两级信号滤波放大；信号整流滤波电路403对两级信号滤波放大后的信号进行整流滤波，然后送入信号耦合电路404，实现信号转换，将信号转换成单片机能够接收的信号。

实施例五

本实用新型实施例提供了一种地面自动识别装置，如图4所示，在实施例四的基础上，第一级信号滤波放大电路401，包括：

正输入端连接基准电压，负输入端连接超声波传感器300的第一运算放大器U1；

连接在第一运算放大器U1与超声波传感器300连接线路上的第三电阻R3；

一端连接第一运算放大器的负输入端，另一端连接第一运算放大器的输出端的第三电容C3；

连接在第三电容两端的第四电阻R4。

本实施例中，第一级信号滤波放大电路401前端还连接有：反向并联的第七二极管D7和第八二极管D8；串联的第一电阻R1和第二电阻R2；第一电阻R1一端连接基准电压VCC，第一电阻R1另一端连接第二电阻一端，第二电阻R2另一端接地；反向并联的第七二极管D7和第八二极管D8一端连接到串联的第一电阻R1和第二电阻R2之间，另一端连接到超声波传感器300(J1)的Sensor+端。超声波传感器300接收到的地面反射信号经反向并联的第七二极管D7和第八二极管D8传入第一级信号滤波放大电路401进行第一级放大滤波，信号经第一运算放大器U1放大，同时经第三电阻R3、第四电阻R4以及第三电容C3滤波后，送入第二级信号滤波放大电路402进行第二级放大滤波，由于超声波传感器300所接收到的地面反射信号较为微弱且干扰信息较多，经过两级放大滤波对微弱的地面反射信号进行合理放大，并滤除信号中的干扰。

实施例六

本实用新型实施例提供了一种地面自动识别装置，如图4所示，在实施例四的基础上，第二级信号滤波放大电路402，包括：

正输入端连接基准电压，负输入端连接第一级信号滤波放大电路401输出端的第二运算放大器U3；

连接在第二运算放大器U3与第一级信号滤波放大电路401连接线路上的第五电阻R5；

一端连接第二运算放大器U3的负输入端，另一端连接第二运算放大器U3的输出端的第六电容C6；

连接在第六电容C6两端的第六电阻R6。

本实施例中，第二运算放大器U3连接电源VCC，第五电容C5一端连接到第二运算放大器U3与电源VCC的连接线路上，另一端接地。经第一级信号滤波放大电路401滤波放大后的信号经第二运算放大器U3再次放大，同时经过第五电阻R5、第六电阻R6以及第六电容再次滤波处理，然后送入信号整流滤波电路403，完成第二级信号滤波放大。

实施例七

本实用新型实施例提供了一种地面自动识别装置，如图4所示，在实施例四的基础上，信号整流滤波电路403，包括：

正极连接第二级信号滤波放大电路402输出端，负极连接信号耦合电路404的第二二极管D2；

一端连接到第二二极管D2负极与信号耦合电路404连接线上，另一端接地的第七电容C7；

一端连接到第二二极管D2负极与信号耦合电路404连接线上，另一端接地的第七电阻R7。

本实施例中，经第二级信号滤波放大电路402输出的信号经过第二二极管D2、第七电容C7以及第七电阻R7整流滤波后，送入信号耦合电路404。

实施例八

本实用新型实施例提供了一种地面自动识别装置，如图4所示，在实施例四的基础上，信号耦合电路404，包括：

一端与信号整流滤波电路403连接，另一端连接中央处理器100的第八电容C8；

一端连接到第八电容C8与中央处理器100连接线上，另一端接地的第八电阻R8。

本实施例中，通过第八电容C8及第八电阻R8，将信号整流滤波电路403输出的信号尽可能无损耗地传入中央处理器100中，同时滤除干扰信号。

实施例九

本实用新型实施例提供了一种地面自动识别装置，如图4所示，在实施例四的基础上，超声波传感器300与第一级信号滤波放大电路401之间连接有用于信号耦合的第二电容C2，第一级信号滤波放大电路401与第二级信号滤波放大电路402之间连接有用于信号耦合的第四电容C4。

本实施例中，每两部分电路之间通过电容实现耦合功能，将交流信号从前一级传到下一级电路，耦合效率高，信号不失真。

实施例十

本实用新型实施例提供了一种清洁设备，包括上述任一实施例中的地面自动识别装置。

本实施例中，清洁设备可以是吸尘器、扫地机等，通过地面自动识别装置可识别地面是硬地面(例如地板)还是软地面(例如地毯)，根据地面反射信号的幅度强弱来识别，通常硬地面的反射信号幅度大，地毯等软地面的信号幅度小，因此中央处理器根据地面反射信号幅度能够实现地面识别，从而使清洁设备可根据地面软硬自动选择合适的档位进行地面清洁。具体的，地面自动识别装置识别出地面软硬后，传递给清洁设备内的单片机，再由清洁设备内的单片机预设的软件程序来控制换挡，中间不需要其它辅助器件，就能使清洁设备可根据地面软硬自动选择合适的档位进行地面清洁。

本实用新型实施例的一种地面自动识别装置，根据地面反射信号幅度大小即可实现地面识别。通过信号转换电路接收中央处理器发出的方波信号，把信号转换成可被超声波传感器接收的信号，送入超声波传感器。中央处理器的方波信号控制三极管工作，从而驱动超声波传感器，方波信号经三极管，再经过反向并联的第一二极管和第三二极管，将信号送入超声波传感器。超声波传感器接收到地面反射信号，第一级信号滤波放大电路、第二级信号滤波放大电路对地面反射信号进行两级信号滤波放大；信号整流滤波电路对两级信号滤波放大后的信号进行整流滤波，然后送入信号耦合电路，实现信号转换，将信号转换成中央处理器能够接收的信号。第一级信号滤波放大电路中，地面反射信号经反向并联的第七二极管和第八二极管传入第一级信号滤波放大电路进行第一级放大滤波，信号经第一运算放大器放大，同时经第三电阻、第四电阻以及第三电容滤波后，送入第二级信号滤波放大电路进行第二级放大滤波，经过两级放大滤波对微弱的地面反射信号进行合理放大，并滤除掉信号中的干扰。第二级信号滤波放大电路中，经第一级信号滤波放大电路滤波放大后的信号经第二运算放大器再次放大，同时经过第五电阻、第六电阻以及第六电容再次滤波处理，然后送入信号整流滤波电路，完成第二级信号滤波放大。信号整流滤波电路中，经第二级信号滤波放大电路输出的信号经过第二二极管、第七电容以及第七电阻整流滤波后，送入信号耦合电路。信号耦合电路中，通过第八电容及第八电阻，将信号整流滤波电路输出的信号尽可能无损耗地传入中央处理器中，同时滤除干扰信号。每两部分电路之间通过电容实现耦合功能，将交流信号从前一级传到下一级电路，耦合效率高，信号不失真。本实用新型实施例还提供了一种包括地面自动识别装置的清洁设备，通过地面自动识别装置可识别地面是硬地面(例如地板)还是软地面(例如地毯)，根据地面反射信号的幅度强弱来识别，通常硬地面的反射信号幅度大，地毯等软地面的信号幅度小。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。