[发明专利]一种分体式超声波精准测距装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声波领域，尤其涉及一种超声波测距方式的改进。

背景技术

超声波在气体、液体及固体中以不同速度传播，具有定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强等优点，经常用于测量距离。利用超声波定向传播发射，遇障碍物后形成反射的特性，通过测定超声波往返所用时间再乘以实际传播速度，就可计算出实际距离，从而实现无接触测量目标距离。超声波测距仪主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等场景。但是这类超声波测量的前提是前方必须有障碍物形成声波反射，当前方没有障碍物就无法进行距离测量，具有一定的局限性。而且即使使用超声波进行反射测距，对于发射回波面的要求较高，反射角度不能过大，且不能形成回波干扰，否则会造成无法测量或者较大误差。为了解决上述问题，本发明提出一种无需障碍物反射声波的分体式超声波精准测距装置。该装置具有无需超声波反射的特点，同时具有成本低、易于操作、测量精准等优点。

发明内容

本发明的目的在于提出一种无需障碍物也可以实现超声波测距的装置。该装置采用分体式结构，在待测量距离内同时传播红外光信号和超声波信号，利用两种信号的传播时间差值计算出测量距离。

该测距装置为分体式结构，包括测距装置信号发射端和信号接收端。

信号发射端包括发射端中央处理芯片，输入输出引脚，红外发射管，超声波发射探头，其中发射端中央处理芯片为可编程单片机芯片，通过引脚的脉冲信号控制红外发射管和超声波发射探头由进行信号同时发送，并且能够周期性发送脉冲，以达到连续测距的目的。

信号接收端包括：接收端中央处理芯片，超声波接收探头，接收端超声波信号处理芯片，红外接收管，信号输入输出引脚，其中接收端超声波信号处理芯片和红外接收管的数据由接收端中央处理芯片进行处理，并由信号输入输出引脚进行输出。

具体的，作为一种优选方案，超声波测距系统以STC15W204S为中央处理器，该处理器具有低功耗、高性能等特点，有一个可编程的全双工串行通信接口，能同时进行串行发送和接收。

该测距系统上电工作后，由发射端中央处理器STC15W204S的P55与P54管脚同时发出脉冲控制信号和红外控制信号，脉冲控制信号通过超声波驱动电路驱动超声波发射头发出超声波脉冲，红外控制信号通过红外发送电路驱动红外发送装置发出红外信号。另一方面，接收端红外检测芯片HS0038B接收到发射端红外信号后，经OUT引脚输出触发信号至STC15W204S芯片的P32引脚，触发INT0中断，T0开始定时，接收端超声波检测电路接收到超声波信号后，经CX20106A芯片前置放大处理后，经CX20106A芯片的OUT引脚输出触发信号至STC15W204S芯片的P33引脚，触发INT1中断，T0结束定时，此时T0时长为超声波传播所需时长。接收端STC15W204S根据超声波在空气中的传播速度和传播时长计算出发射端与接收端之间的距离，然后通过接收端的STC15W204S串行通信口将数据送出，距离测量完成。

本发明的有益效果在于：本分体式超声波精准测距装置无需利用障碍物反射，降低了超声波测距的使用条件，扩大了使用场合，同时具有操作简便，测距准确等特点。

附图说明

图1是分体式超声波精准测距装置的部件结构图；

图2是测距装置的发送端电路结构连接示意图；

图3是测距装置的接收端电路结构连接示意图；

图4是测距装置的发送端中央处理器连接管脚图；

图5是测距装置的发送端红外和超声波发射电路图；

图6是测距装置的接收端超声波检测电路图；

图7是测距装置的接收端红外检测电路图；

图8是测距装置的接收端中央处理器连接管脚图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，一种分体式超声波精准测距装置，所述测距装置包括：

一发射端中央处理芯片，与红外发射管和超声波发射探头连接，以控制红外发射管和超声波发射探头的信号发射；

一红外发射管，与发射端中央处理芯片连接，根据发射端中央处理芯片的控制信号发送红外信号；

一超声波发射探头，与发射端中央处理芯片连接，根据发射端中央处理芯片的控制信号发送超声波信号；

一接收端中央处理芯片，与红外接收管和接收端超声波信号处理芯片连接，用于处理接收端的红外信号和超声波信号的时间差，并计算测量距离结果；