专利名称：超声波收发模块的制作方法
超声波收发模块
技术领域：
本发明涉及电子电路领域，特别是关于一种超声波收发模块。
背景技术：
目前很多时候需要测量两个物体之间的距离，如两栋楼之间的距离等，在测量远距离的时候通常选用直尺或卷尺来测量，但由于人工测量时不能很精确的固定测量两端的直线位置或由于人工测量时其他不确定因素而导致测量不精确。还有时在测量物体的高度或长度时，如测量管子的长度等，通常还会用到数学方法来计算两个物体之间的距离，而此时由于计算的基本参数也是通过人工测量出来的距离，计算结果也会存在很大的误差。所以经过普通测量方法测量出来的距离往往是不精确的。
实际测量过程中，还有一些情况是不利于直接测距的，如需要测距的两个物体之间横穿了一条河，这时再利用卷尺来测量就增加了难度。因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。本发明的目的在于提供一种超声波收发模块，其可用于测量距离，且可以方便与其他同类型接口的单一功能性电子积木控制模块通过导线连接，形成各式各样的系统。为实现上述目的，本发明提供一种超声波收发模块，其包括一个电路板以及安装在所述电路板上的控制接口、电源开关、超声波发射头、超声波接收头和激光灯，其中所述电路板中包含一接口电源电路、超声波发射电路、超声波接收电路和激光灯控制电路，其中接收到超声波的所述控制接口将超声波输入给超声波发射电路，超声波发射电路再将超声波发射出去，超声波接收电路接收反射回来的所述超声波并将其放大后通过所述控制接口输出，激光灯控制电路控制激光的开关。进一步的,所述控制接口为四针插座,其包括绝缘本体以及绝缘本体内的四个导电端子，所述四个导电端子分别为第一导电端子、第二导电端子、第三导电端子和第四导电端子，其中，所述第一导电端子接电源端、第二导电端子接接收端，第三导电端子接发射端，第四导电端子接地。进一步的，所述接口电源电路包括所述电源开关、控制接口、电阻、第一电容和第二电容，其中电源开关与控制接口的第一导电端子连接，所述电阻连接在电源和控制接口的第一导电端子之间，所述第一电容和第二电容并联，电源开关与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地。进一步的，所述激光灯控制电路包括反向器、晶体管、电阻和激光灯，其中所述反向器的一端接接收端，另一端接所述晶体管的基极，晶体管的发射极接地，其集电极极接电阻的一端，电阻的另一端接激光灯的阴极，激光灯阳极接电源。进一步的，所述超声波发射电路包括第一反向器、第二反向器、第三反向器、第四反向器、第五反向器、第一电阻、第二电阻和超声波发射头，其中所述第一反向器的一端接发射端，另一端接第二反向器的一端，第二反向器的另一端接所述超声波发射头，第三反相器和第二反向器并联，第四反向器的 一端接发射端，另一端接超声波发射头，第五反向器和第四反向器并联；第一电阻的一端接超声波发射头，另一端接电源，第二电阻的一端接超声波发射头，另一端接电源。进一步的，所述超声波接收电路包括超声波接收头和超声波放大解码电路，其中超声波接收头接超声波放大解码电路的输入端，所述超声波放大解码电路的输出端接控制接口的第二导电端子。更进一步的，所述电路板为矩形，所述控制接口位于所述电路板第一矩形边上，所述超声波发射头位于所述电路板的第二矩形边上，所述电源开关位于所述电路板的第三矩形边上，所述超声波接收头位于所述电路板的第四矩形边上，所述激光灯位于所述电路板的第二矩形边和第四矩形边之间。更进一步的，所述电路板还包括便于将所述矩形电路板固定于其他物体的两个穿孔；所述电路板长为4厘米、宽为4厘米。更进一步的，所述电路板的第三矩形边与所述电路板的第一矩形边相对。与现有技术相比，本发明提供了一种超声波收发模块，其控制接口接收超声波，并通过超声波发射头把超声波发射出去，当所述超声波遇到障碍物时会反射回来，发射回来的超声波被超声波接收头接收，根据发射超声波到接收到超声波的时间计算障碍物到发射端的距离。本发明还可以方便利用带有相对于插座的导线与其他功能性单一的电子模块相连，以组成不同功能的系统，且本发明中的电子积木块上设有的穿孔可以方便地将电子积木块安装固定在其他物件上。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中图I为本发明中超声波收发模块在一个实施例中的结构示意图；图2为本发明中接口电源电路在一个实施例中的电路图；图3为本发明中激光控制电路在一个实施例中的电路图；图4为本发明中超声波发射电路在一个实施例中的电路图；和图5为本发明中超声波接收电路在一个实施例中的电路图。
具体实施方式本发明的详细描述主要通过逻辑块或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法、电路和程序已经容易理解，因此它们并未被详细描述。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。此外，表示一个或多个实施例的功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本发明的限制。 本发明提供一种超声波接收模块，其可以通过与带有同类型的接口的电源以及其他模块形成各种系统，所述系统可以实现测距的功能。所述超声波接收模块的具体结构可以参见图I所示。
图I为本发明的一种超声波接收模块100的结构图，所述超声波接收模块100包括电路板110以及安装在所述电路板110上的控制接口 120、电源开关130、超声波发射头140、超声波接收头150和激光灯160，其中所述电路板110为矩形，所述控制接口 120位于所述电路板110第一矩形边上，所述超声波发射头140位于所述电路板110的第二矩形边上，所述电源开关130位于所述电路板110的第三矩形边上，所述超声波接收头150位于所述电路板110的第四矩形边上，所述激光灯160位于所述电路板110的第二矩形边和第四矩形边之间，所述电路板的第三矩形边可以与所述电路板的第一矩形边相对。其中所述控制接口 120可以外接相匹配的控制模块以获取超声波，或将所述超声波收发模块100内的信号输出。所述控制接口 120为一个四针插座,其包括外部的绝缘本体以及绝缘本体的内的四个导电端子，四个导电端子分别为第一导电端子、第二导电端子、第三导电端子和第四导电端子，其中第一导电端子接电源VCC，第二导电端子为接收端RX，第三导电端子为发射端TX，第四导电端子接地GND。在本超声波收发模块100中，超声波信号通过发射端TX输入给模块内的电路中，模块内电路中的输出信号通过所述接收端RX输出。所述电路板110中包含有一接口电源电路、超声波发射电路、超声波接收电路和激光灯控制电路，其中所述控制接口 120将超声波输入给所述超声波发射电路并发射出去，超声波接收电路接收反射回来的所述超声波，并将所述超声波放大后通过所述控制接口输出；所述激光灯控制电路控制激光的开关。下面将结合图2-图5详细讲述各个电路的具体连接。图2为本发明中接口电源电路在一个实施例中的电路图，所述接口电源电路包括所述电源开关S4(130)、控制接口 CTRL(120)、电阻R6、第一电容Cl和第二电容C2，其中电源开关S4与控制接口 CTRL的第一导电端子VCC连接，所述电阻R连接在电源VCC和控制接口 CTRL的第一导电端子VCC之间，所述第一电容Cl和第二电容C2并联，电源开关S4与第一电容Cl的一端连接，第一电容C2的另一端接地。在一个优选的实施例中，所述第一电容 Cl 为 O. IuF,第二电容 C2 为 10uF/6. 3V。通过图2中的接口电源电路，所述电源开关闭合时则为整个超声波接收模块100供电，而当所述电源开关断开时则停止对整个超声波接收模块100的供电。图3为本发明中激光控制电路在一个实施例中的电路图，所述激光控制电路包括反向器U2A、晶体管Q1、电阻R7和激光灯Dl，其中所述反向器U2A的一端接控制接口 120的第二导电端子RX，另一端接所述晶体管Ql的基极，晶体管Ql的发射极接地，其集电极接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接激光灯Dl的阴极，激光灯Dl的阳极接电源。在一个优选的实施例中，所述电阻R7可选用阻值为68欧姆的电阻。控制接口 120的第二导电端子RX输入的信号平时为高电平，激光灯Dl不亮，当把RX设为低电平时激光灯点亮，其可以用于指示超声波发射的方向，也就是说，激光灯光线会落在需要测距的地方。图4为本发明中超声波发射电路在一个实施例中的电路图,所述超声波发射电路包括第一反向器U2B、第二反向器U2C、第三反向器U2D、第四反向器U2E、第五反向器U2F、第一电阻R5、第二电阻R4和超声波发射头Ultra_T，其中所述第一反向器U2B的一端接所述、控制接口 120的第三导电端子TX，另一端接第二反向器U2C的一端，第二反向器U2C的另一端接所述超声波发射头，第三反相器U2D和第二反向器U2C并联，第四反向器U2E的一端接发射端，另一端接超声波发射头，第五反向器U2F和第四反向器U2E并联；第一电阻R5的一端接超声波发射头Ultra_T，另一端接电源VCC，第二电阻R4的一端接超声波发射头Ultra_T，另一端接电源VCC。在一个优选的实施例中，所述第一电阻R5和第二电阻R4可选用阻值为I千欧姆的电阻。在一个实施例中，在所述控制接口 120的第三导电端子TX处发射一频率为40kHz的超声波，经过所述超声波发射电路将其经超声波发射头Ultra_T发射出去。所述超声波通过所述控制接口 120被输入后发送给所述超声波发射电路，所述超声波发射电路则利用超声波发射头将所述超声波发射出去。图5为本发明中超声波接收电路在一个实施例中的电路图，所述超声波接收电路包括超声波接收头SI和超声波放大解码电路CX20106A，其中超声波接收头SI接超声波放大解码电路CX20106A的输入端，所述超声波放大解码电路CX20106A的输出端接所述控制接口 120的第二导电端子RX。在一个实施例中，所述超声波放大解码电路CX20106A包括放大解码芯片Ul，电容C3、C4、C5、C6和C7，电阻R1、R2、R3和R8，其中放大解码芯片Ul包括引脚NI、引脚Cl、引脚C2、引脚GND、引脚F0、引脚C3、引脚OUT和引脚VCC。电容C7接与所述放大解码芯片Ul的引脚NI和地之间，超声波接收头SI的一端接电容C7的一端，另一端接电容C7的另一端，电阻Rl和电容C6串联在所述导电端子Cl和地之间，电容C5连接在所述引脚C2和第之间，所述放大解码芯片Ul的引脚GND接地，电阻R2接所述引脚FO和电源VCC之间，电容C3连接在所述到引脚C3和地之间，电阻R3接引脚OUT和电源VCC之间，所述弓I脚OUT接电阻R8的一端，电阻R8的另一端接所述控制接口 120的第二导电端子RX，所述放大解码芯片Ul的引脚VCC接电源VCC。其中超声波接收头SI与所述放大解码电路连接处为放大解码芯片的输入端，所述放大解码芯片的输出端为电阻R8与所述控制接口 120的第二导电端子RX连接处。在一个优选的实施例中，所述电容C7为47nF，电容C6和电容C5为3. 3uF/6. 3V，电容C3为330pF，电容C4为O. IuF,电阻Rl为4. 7欧姆，电阻R2为200千欧姆，电阻R3为22千欧姆，电阻R8为68欧姆。所述超声波接收头SI在接收到反射回来的相应的超声波的时候，其可以通过所述放大解码芯片Ul进行放大解码，之后从所述控制芯片120第二导电端子RX端输出一个低电平信号。
由于空气中声波的速度已知，根据发射超声波到接收到超声波的这段时间，可以计算出前面障碍物到发射端的距离。同时所述激光灯会标识需要测量距离的物体，这样需要测量哪个物体就将激光灯指向所述物体，利用所述超声波收发模块100测量出来的距离则是很精确的。在具体应用中可以利用计时器获得超声波从发射到接收的时间，也可以利用其他方法得到所述时间。在优选的实施例中，所述超声波收发模块还可以测量物体的高度或长度，只要在要测量的物体一端放置该模块，另一端设置一个与所述模块相对的物体以用于发射超声波就可以了。此外，图I中的超声波收发模块100还包括四个穿孔170，其可将超声波接收模块100固定于其他物件上，当然，在实际应用中，也可以根据需要选择不同个数的穿孔170，且其形状以及穿孔的位置也可以根据需要来进行合理地设定。在一个实施例中，所述电路板 长可以为4厘米、宽可以为4厘米。综上所述，本发明提供的超声波收发模块不仅可以测量发射端到障碍物之间的距离，还可以测量物体的高度或长度，应用广泛，且实现简单，测量精确；且还可以通过与带有同类型的接口的电源以及其他模块形成各种系统。上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式
。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式
所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式
。
权利要求
1.一种超声波收发模块，其包括一个电路板以及安装在所述电路板上的控制接口、电源开关、超声波发射头、超声波接收头和激光灯，其特征在于 所述电路板中包含一接口电源电路、超声波发射电路、超声波接收电路和激光灯控制电路，其中接收到超声波的所述控制接口将超声波输入给超声波发射电路，超声波发射电路再将超声波发射出去，超声波接收电路接收反射回来的所述超声波并将其放大后通过所述控制接口输出，激光灯控制电路控制激光的开关。
2.根据权利要求I所述的超声波收发模块，其特征在于所述控制接口为四针插座，其包括绝缘本体以及绝缘本体内的四个导电端子，所述四个导电端子分别为第一导电端子、第二导电端子、第三导电端子和第四导电端子，其中，所述第一导电端子接电源端、第二导电端子接接收端，第三导电端子接发射端，第四导电端子接地。
3.根据权利要求I所述的超声波收发模块，其特征在于所述接口电源电路包括所述电源开关、控制接口、电阻、第一电容和第二电容，其中电源开关与控制接口的第一导电端子连接，所述电阻连接在电源和控制接口的第一导电端子之间，所述第一电容和第二电容并联，电源开关与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地。
4.根据权利要求I所述的超声波收发模块，其特征在于所述激光灯控制电路包括反向器、晶体管、电阻和激光灯，其中所述反向器的一端接接收端，另一端接所述晶体管的基极，晶体管的发射极接地，其集电极接电阻的一端，电阻的另一端接激光灯的阴极，激光灯阳极接电源。
5.根据权利要求I所述的超声波收发模块，其特征在于所述超声波发射电路包括第一反向器、第二反向器、第三反向器、第四反向器、第五反向器、第一电阻、第二电阻和超声波发射头，其中所述第一反向器的一端接发射端，另一端接第二反向器的一端，第二反向器的另一端接所述超声波发射头，第三反相器和第二反向器并联，第四反向器的一端接发射端，另一端接超声波发射头，第五反向器和第四反向器并联；第一电阻的一端接超声波发射头，另一端接电源，第二电阻的一端接超声波发射头，另一端接电源。
6.根据权利要求I所述的超声波收发模块，其特征在于所述超声波接收电路包括超声波接收头和超声波放大解码电路，其中超声波接收头接超声波放大解码电路的输入端，所述超声波放大解码电路的输出端接控制接口的第二导电端子。
7.根据权利要求I至6任一所述的超声波收发模块，其特征在于所述电路板为矩形，所述控制接口位于所述电路板第一矩形边上，所述超声波发射头位于所述电路板的第二矩形边上，所述电源开关位于所述电路板的第三矩形边上，所述超声波接收头位于所述电路板的第四矩形边上，所述激光灯位于所述电路板的第二矩形边和第四矩形边之间。
8.根据权利要求7所述的超声波收发模块，其特征在于所述电路板还包括便于将所述矩形电路板固定于其他物体的两个穿孔；所述电路板长为4厘米、宽为4厘米。
9.根据权利要求7所述的超声波收发模块，其特征在于所述电路板的第三矩形边与所述电路板的第一矩形边相对。
全文摘要
本发明提供一种超声波收发模块，其包括一个电路板以及安装在所述电路板上的控制接口、电源开关、超声波发射头、超声波接收头和激光灯，其中，所述电路板中包含一接口电源电路、超声波发射电路、超声波接收电路和激光灯控制电路，其中接收到超声波的所述控制接口将超声波输入给超声波发射电路，超声波发射电路再将超声波发射出去，超声波接收电路接收反射回来的所述超声波并将其放大后通过所述控制接口输出，激光灯控制电路控制激光的开关。
文档编号G01S7/52GK102736076SQ201110086290
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者徐志强, 曹伟勋 申请人:无锡爱睿芯电子有限公司