專利名稱：超聲波收發(fā)模塊的制作方法
超聲波收發(fā)模塊
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種超聲波收發(fā)模塊。
背景技術(shù)：
目前很多時候需要測量兩個物體之間的距離，如兩棟樓之間的距離等，在測量遠距離的時候通常選用直尺或卷尺來測量，但由于人工測量時不能很精確的固定測量兩端的直線位置或由于人工測量時其他不確定因素而導(dǎo)致測量不精確。還有時在測量物體的高度或長度時，如測量管子的長度等，通常還會用到數(shù)學(xué)方法來計算兩個物體之間的距離，而此時由于計算的基本參數(shù)也是通過人工測量出來的距離，計算結(jié)果也會存在很大的誤差。所以經(jīng)過普通測量方法測量出來的距離往往是不精確的。
實際測量過程中，還有一些情況是不利于直接測距的，如需要測距的兩個物體之間橫穿了一條河，這時再利用卷尺來測量就增加了難度。因此，需要提供一種新的技術(shù)方案來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的目的在于提供一種超聲波收發(fā)模塊，其可用于測量距離，且可以方便與其他同類型接口的單一功能性電子積木控制模塊通過導(dǎo)線連接，形成各式各樣的系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種超聲波收發(fā)模塊，其包括一個電路板以及安裝在所述電路板上的控制接口、電源開關(guān)、超聲波發(fā)射頭、超聲波接收頭和激光燈，其中所述電路板中包含一接口電源電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路和激光燈控制電路，其中接收到超聲波的所述控制接口將超聲波輸入給超聲波發(fā)射電路，超聲波發(fā)射電路再將超聲波發(fā)射出去，超聲波接收電路接收反射回來的所述超聲波并將其放大后通過所述控制接口輸出，激光燈控制電路控制激光的開關(guān)。進一步的,所述控制接口為四針插座,其包括絕緣本體以及絕緣本體內(nèi)的四個導(dǎo)電端子，所述四個導(dǎo)電端子分別為第一導(dǎo)電端子、第二導(dǎo)電端子、第三導(dǎo)電端子和第四導(dǎo)電端子，其中，所述第一導(dǎo)電端子接電源端、第二導(dǎo)電端子接接收端，第三導(dǎo)電端子接發(fā)射端，第四導(dǎo)電端子接地。進一步的，所述接口電源電路包括所述電源開關(guān)、控制接口、電阻、第一電容和第二電容，其中電源開關(guān)與控制接口的第一導(dǎo)電端子連接，所述電阻連接在電源和控制接口的第一導(dǎo)電端子之間，所述第一電容和第二電容并聯(lián)，電源開關(guān)與第一電容的一端連接，第一電容的另一端接地。進一步的，所述激光燈控制電路包括反向器、晶體管、電阻和激光燈，其中所述反向器的一端接接收端，另一端接所述晶體管的基極，晶體管的發(fā)射極接地，其集電極極接電阻的一端，電阻的另一端接激光燈的陰極，激光燈陽極接電源。進一步的，所述超聲波發(fā)射電路包括第一反向器、第二反向器、第三反向器、第四反向器、第五反向器、第一電阻、第二電阻和超聲波發(fā)射頭，其中所述第一反向器的一端接發(fā)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聲波發(fā)射頭，第三反相器和第二反向器并聯(lián)，第四反向器的 一端接發(fā)射端，另一端接超聲波發(fā)射頭，第五反向器和第四反向器并聯(lián)；第一電阻的一端接超聲波發(fā)射頭，另一端接電源，第二電阻的一端接超聲波發(fā)射頭，另一端接電源。進一步的，所述超聲波接收電路包括超聲波接收頭和超聲波放大解碼電路，其中超聲波接收頭接超聲波放大解碼電路的輸入端，所述超聲波放大解碼電路的輸出端接控制接口的第二導(dǎo)電端子。更進一步的，所述電路板為矩形，所述控制接口位于所述電路板第一矩形邊上，所述超聲波發(fā)射頭位于所述電路板的第二矩形邊上，所述電源開關(guān)位于所述電路板的第三矩形邊上，所述超聲波接收頭位于所述電路板的第四矩形邊上，所述激光燈位于所述電路板的第二矩形邊和第四矩形邊之間。更進一步的，所述電路板還包括便于將所述矩形電路板固定于其他物體的兩個穿孔；所述電路板長為4厘米、寬為4厘米。更進一步的，所述電路板的第三矩形邊與所述電路板的第一矩形邊相對。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種超聲波收發(fā)模塊，其控制接口接收超聲波，并通過超聲波發(fā)射頭把超聲波發(fā)射出去，當(dāng)所述超聲波遇到障礙物時會反射回來，發(fā)射回來的超聲波被超聲波接收頭接收，根據(jù)發(fā)射超聲波到接收到超聲波的時間計算障礙物到發(fā)射端的距離。本發(fā)明還可以方便利用帶有相對于插座的導(dǎo)線與其他功能性單一的電子模塊相連，以組成不同功能的系統(tǒng)，且本發(fā)明中的電子積木塊上設(shè)有的穿孔可以方便地將電子積木塊安裝固定在其他物件上。

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中圖I為本發(fā)明中超聲波收發(fā)模塊在一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中接口電源電路在一個實施例中的電路圖；圖3為本發(fā)明中激光控制電路在一個實施例中的電路圖；圖4為本發(fā)明中超聲波發(fā)射電路在一個實施例中的電路圖；和圖5為本發(fā)明中超聲波接收電路在一個實施例中的電路圖。
具體實施方式本發(fā)明的詳細描述主要通過邏輯塊或其他象征性的描述來直接或間接地模擬本發(fā)明技術(shù)方案的運作。為透徹的理解本發(fā)明，在接下來的描述中陳述了很多特定細節(jié)。而在沒有這些特定細節(jié)時，本發(fā)明則可能仍可實現(xiàn)。所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員使用此處的這些描述和陳述向所屬領(lǐng)域內(nèi)的其他技術(shù)人員有效的介紹他們的工作本質(zhì)。換句話說，為避免混淆本發(fā)明的目的，由于熟知的方法、電路和程序已經(jīng)容易理解，因此它們并未被詳細描述。此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個實現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。此外，表示一個或多個實施例的功能框圖中的模塊順序并非固定的指代任何特定順序，也不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。 本發(fā)明提供一種超聲波接收模塊，其可以通過與帶有同類型的接口的電源以及其他模塊形成各種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可以實現(xiàn)測距的功能。所述超聲波接收模塊的具體結(jié)構(gòu)可以參見圖I所示。
圖I為本發(fā)明的一種超聲波接收模塊100的結(jié)構(gòu)圖，所述超聲波接收模塊100包括電路板110以及安裝在所述電路板110上的控制接口 120、電源開關(guān)130、超聲波發(fā)射頭140、超聲波接收頭150和激光燈160，其中所述電路板110為矩形，所述控制接口 120位于所述電路板110第一矩形邊上，所述超聲波發(fā)射頭140位于所述電路板110的第二矩形邊上，所述電源開關(guān)130位于所述電路板110的第三矩形邊上，所述超聲波接收頭150位于所述電路板110的第四矩形邊上，所述激光燈160位于所述電路板110的第二矩形邊和第四矩形邊之間，所述電路板的第三矩形邊可以與所述電路板的第一矩形邊相對。其中所述控制接口 120可以外接相匹配的控制模塊以獲取超聲波，或?qū)⑺龀暡ㄊ瞻l(fā)模塊100內(nèi)的信號輸出。所述控制接口 120為一個四針插座,其包括外部的絕緣本體以及絕緣本體的內(nèi)的四個導(dǎo)電端子，四個導(dǎo)電端子分別為第一導(dǎo)電端子、第二導(dǎo)電端子、第三導(dǎo)電端子和第四導(dǎo)電端子，其中第一導(dǎo)電端子接電源VCC，第二導(dǎo)電端子為接收端RX，第三導(dǎo)電端子為發(fā)射端TX，第四導(dǎo)電端子接地GND。在本超聲波收發(fā)模塊100中，超聲波信號通過發(fā)射端TX輸入給模塊內(nèi)的電路中，模塊內(nèi)電路中的輸出信號通過所述接收端RX輸出。所述電路板110中包含有一接口電源電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路和激光燈控制電路，其中所述控制接口 120將超聲波輸入給所述超聲波發(fā)射電路并發(fā)射出去，超聲波接收電路接收反射回來的所述超聲波，并將所述超聲波放大后通過所述控制接口輸出；所述激光燈控制電路控制激光的開關(guān)。下面將結(jié)合圖2-圖5詳細講述各個電路的具體連接。圖2為本發(fā)明中接口電源電路在一個實施例中的電路圖，所述接口電源電路包括所述電源開關(guān)S4(130)、控制接口 CTRL(120)、電阻R6、第一電容Cl和第二電容C2，其中電源開關(guān)S4與控制接口 CTRL的第一導(dǎo)電端子VCC連接，所述電阻R連接在電源VCC和控制接口 CTRL的第一導(dǎo)電端子VCC之間，所述第一電容Cl和第二電容C2并聯(lián)，電源開關(guān)S4與第一電容Cl的一端連接，第一電容C2的另一端接地。在一個優(yōu)選的實施例中，所述第一電容 Cl 為 O. IuF,第二電容 C2 為 10uF/6. 3V。通過圖2中的接口電源電路，所述電源開關(guān)閉合時則為整個超聲波接收模塊100供電，而當(dāng)所述電源開關(guān)斷開時則停止對整個超聲波接收模塊100的供電。圖3為本發(fā)明中激光控制電路在一個實施例中的電路圖，所述激光控制電路包括反向器U2A、晶體管Q1、電阻R7和激光燈Dl，其中所述反向器U2A的一端接控制接口 120的第二導(dǎo)電端子RX，另一端接所述晶體管Ql的基極，晶體管Ql的發(fā)射極接地，其集電極接電阻R7的一端，電阻R7的另一端接激光燈Dl的陰極，激光燈Dl的陽極接電源。在一個優(yōu)選的實施例中，所述電阻R7可選用阻值為68歐姆的電阻?？刂平涌?120的第二導(dǎo)電端子RX輸入的信號平時為高電平，激光燈Dl不亮，當(dāng)把RX設(shè)為低電平時激光燈點亮，其可以用于指示超聲波發(fā)射的方向，也就是說，激光燈光線會落在需要測距的地方。圖4為本發(fā)明中超聲波發(fā)射電路在一個實施例中的電路圖,所述超聲波發(fā)射電路包括第一反向器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、第一電阻R5、第二電阻R4和超聲波發(fā)射頭Ultra_T，其中所述第一反向器U2B的一端接所述、控制接口 120的第三導(dǎo)電端子TX，另一端接第二反向器U2C的一端，第二反向器U2C的另一端接所述超聲波發(fā)射頭，第三反相器U2D和第二反向器U2C并聯(lián)，第四反向器U2E的一端接發(fā)射端，另一端接超聲波發(fā)射頭，第五反向器U2F和第四反向器U2E并聯(lián)；第一電阻R5的一端接超聲波發(fā)射頭Ultra_T，另一端接電源VCC，第二電阻R4的一端接超聲波發(fā)射頭Ultra_T，另一端接電源VCC。在一個優(yōu)選的實施例中，所述第一電阻R5和第二電阻R4可選用阻值為I千歐姆的電阻。在一個實施例中，在所述控制接口 120的第三導(dǎo)電端子TX處發(fā)射一頻率為40kHz的超聲波，經(jīng)過所述超聲波發(fā)射電路將其經(jīng)超聲波發(fā)射頭Ultra_T發(fā)射出去。所述超聲波通過所述控制接口 120被輸入后發(fā)送給所述超聲波發(fā)射電路，所述超聲波發(fā)射電路則利用超聲波發(fā)射頭將所述超聲波發(fā)射出去。圖5為本發(fā)明中超聲波接收電路在一個實施例中的電路圖，所述超聲波接收電路包括超聲波接收頭SI和超聲波放大解碼電路CX20106A，其中超聲波接收頭SI接超聲波放大解碼電路CX20106A的輸入端，所述超聲波放大解碼電路CX20106A的輸出端接所述控制接口 120的第二導(dǎo)電端子RX。在一個實施例中，所述超聲波放大解碼電路CX20106A包括放大解碼芯片Ul，電容C3、C4、C5、C6和C7，電阻R1、R2、R3和R8，其中放大解碼芯片Ul包括引腳NI、引腳Cl、引腳C2、引腳GND、引腳F0、引腳C3、引腳OUT和引腳VCC。電容C7接與所述放大解碼芯片Ul的引腳NI和地之間，超聲波接收頭SI的一端接電容C7的一端，另一端接電容C7的另一端，電阻Rl和電容C6串聯(lián)在所述導(dǎo)電端子Cl和地之間，電容C5連接在所述引腳C2和第之間，所述放大解碼芯片Ul的引腳GND接地，電阻R2接所述引腳FO和電源VCC之間，電容C3連接在所述到引腳C3和地之間，電阻R3接引腳OUT和電源VCC之間，所述弓I腳OUT接電阻R8的一端，電阻R8的另一端接所述控制接口 120的第二導(dǎo)電端子RX，所述放大解碼芯片Ul的引腳VCC接電源VCC。其中超聲波接收頭SI與所述放大解碼電路連接處為放大解碼芯片的輸入端，所述放大解碼芯片的輸出端為電阻R8與所述控制接口 120的第二導(dǎo)電端子RX連接處。在一個優(yōu)選的實施例中，所述電容C7為47nF，電容C6和電容C5為3. 3uF/6. 3V，電容C3為330pF，電容C4為O. IuF,電阻Rl為4. 7歐姆，電阻R2為200千歐姆，電阻R3為22千歐姆，電阻R8為68歐姆。所述超聲波接收頭SI在接收到反射回來的相應(yīng)的超聲波的時候，其可以通過所述放大解碼芯片Ul進行放大解碼，之后從所述控制芯片120第二導(dǎo)電端子RX端輸出一個低電平信號。
由于空氣中聲波的速度已知，根據(jù)發(fā)射超聲波到接收到超聲波的這段時間，可以計算出前面障礙物到發(fā)射端的距離。同時所述激光燈會標(biāo)識需要測量距離的物體，這樣需要測量哪個物體就將激光燈指向所述物體，利用所述超聲波收發(fā)模塊100測量出來的距離則是很精確的。在具體應(yīng)用中可以利用計時器獲得超聲波從發(fā)射到接收的時間，也可以利用其他方法得到所述時間。在優(yōu)選的實施例中，所述超聲波收發(fā)模塊還可以測量物體的高度或長度，只要在要測量的物體一端放置該模塊，另一端設(shè)置一個與所述模塊相對的物體以用于發(fā)射超聲波就可以了。此外，圖I中的超聲波收發(fā)模塊100還包括四個穿孔170，其可將超聲波接收模塊100固定于其他物件上，當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，也可以根據(jù)需要選擇不同個數(shù)的穿孔170，且其形狀以及穿孔的位置也可以根據(jù)需要來進行合理地設(shè)定。在一個實施例中，所述電路板 長可以為4厘米、寬可以為4厘米。綜上所述，本發(fā)明提供的超聲波收發(fā)模塊不僅可以測量發(fā)射端到障礙物之間的距離，還可以測量物體的高度或長度，應(yīng)用廣泛，且實現(xiàn)簡單，測量精確；且還可以通過與帶有同類型的接口的電源以及其他模塊形成各種系統(tǒng)。上述說明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的具體實施方式
。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的具體實施方式
所做的任何改動均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實施方式
。
權(quán)利要求
1.一種超聲波收發(fā)模塊，其包括一個電路板以及安裝在所述電路板上的控制接口、電源開關(guān)、超聲波發(fā)射頭、超聲波接收頭和激光燈，其特征在于 所述電路板中包含一接口電源電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路和激光燈控制電路，其中接收到超聲波的所述控制接口將超聲波輸入給超聲波發(fā)射電路，超聲波發(fā)射電路再將超聲波發(fā)射出去，超聲波接收電路接收反射回來的所述超聲波并將其放大后通過所述控制接口輸出，激光燈控制電路控制激光的開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波收發(fā)模塊，其特征在于所述控制接口為四針插座，其包括絕緣本體以及絕緣本體內(nèi)的四個導(dǎo)電端子，所述四個導(dǎo)電端子分別為第一導(dǎo)電端子、第二導(dǎo)電端子、第三導(dǎo)電端子和第四導(dǎo)電端子，其中，所述第一導(dǎo)電端子接電源端、第二導(dǎo)電端子接接收端，第三導(dǎo)電端子接發(fā)射端，第四導(dǎo)電端子接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波收發(fā)模塊，其特征在于所述接口電源電路包括所述電源開關(guān)、控制接口、電阻、第一電容和第二電容，其中電源開關(guān)與控制接口的第一導(dǎo)電端子連接，所述電阻連接在電源和控制接口的第一導(dǎo)電端子之間，所述第一電容和第二電容并聯(lián)，電源開關(guān)與第一電容的一端連接，第一電容的另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波收發(fā)模塊，其特征在于所述激光燈控制電路包括反向器、晶體管、電阻和激光燈，其中所述反向器的一端接接收端，另一端接所述晶體管的基極，晶體管的發(fā)射極接地，其集電極接電阻的一端，電阻的另一端接激光燈的陰極，激光燈陽極接電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波收發(fā)模塊，其特征在于所述超聲波發(fā)射電路包括第一反向器、第二反向器、第三反向器、第四反向器、第五反向器、第一電阻、第二電阻和超聲波發(fā)射頭，其中所述第一反向器的一端接發(fā)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聲波發(fā)射頭，第三反相器和第二反向器并聯(lián)，第四反向器的一端接發(fā)射端，另一端接超聲波發(fā)射頭，第五反向器和第四反向器并聯(lián)；第一電阻的一端接超聲波發(fā)射頭，另一端接電源，第二電阻的一端接超聲波發(fā)射頭，另一端接電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波收發(fā)模塊，其特征在于所述超聲波接收電路包括超聲波接收頭和超聲波放大解碼電路，其中超聲波接收頭接超聲波放大解碼電路的輸入端，所述超聲波放大解碼電路的輸出端接控制接口的第二導(dǎo)電端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6任一所述的超聲波收發(fā)模塊，其特征在于所述電路板為矩形，所述控制接口位于所述電路板第一矩形邊上，所述超聲波發(fā)射頭位于所述電路板的第二矩形邊上，所述電源開關(guān)位于所述電路板的第三矩形邊上，所述超聲波接收頭位于所述電路板的第四矩形邊上，所述激光燈位于所述電路板的第二矩形邊和第四矩形邊之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波收發(fā)模塊，其特征在于所述電路板還包括便于將所述矩形電路板固定于其他物體的兩個穿孔；所述電路板長為4厘米、寬為4厘米。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波收發(fā)模塊，其特征在于所述電路板的第三矩形邊與所述電路板的第一矩形邊相對。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波收發(fā)模塊，其包括一個電路板以及安裝在所述電路板上的控制接口、電源開關(guān)、超聲波發(fā)射頭、超聲波接收頭和激光燈，其中，所述電路板中包含一接口電源電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路和激光燈控制電路，其中接收到超聲波的所述控制接口將超聲波輸入給超聲波發(fā)射電路，超聲波發(fā)射電路再將超聲波發(fā)射出去，超聲波接收電路接收反射回來的所述超聲波并將其放大后通過所述控制接口輸出，激光燈控制電路控制激光的開關(guān)。
文檔編號G01S7/52GK102736076SQ201110086290
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者徐志強, 曹偉勛 申請人:無錫愛睿芯電子有限公司