車輛用智能超聲測距儀的製作方法
2023-05-29 14:12:01
專利名稱：車輛用智能超聲測距儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測距或導航中的距離，水準或方位的測理，確切的說，本實用新型是一種車輛用智能化超聲測距儀。
目前現有的車輛倒車時，往往根據駕駛人員通過車內外的反光鏡判斷車後的障礙物，當障礙物小於車體時，或者離車體很近，往往產生錯誤判斷，造成倒車出現事故；也有的車輛裝有倒車報警器，這種倒車報警器是通過三個指示燈來指示車後物體的大致距離，而無法將物體的準確距離以數字方式顯示出來；同時，這種報警器，因功能單一，從而無法指示出物體在車輛後的具體方位，例如是偏右、偏左，還是處於中間位置；此外這種報警器的缺陷還在於它的測距距離較近，一般限定2米之內。電路形式是以數字電路實現的，測試誤差大。
為了克服上述缺點，旨在提出一種以微處理機處理測距信號，實現準確、快速和可靠的目的，特提出本實用新型。
實施本實用新型可實現下述幾種功能1.本設計採用三個指示燈，分別測試車後物體的大致距離，按微處理器編程，分別指示3米、2米、1米的距離，最遠的測距可達6米。
2.與指示燈指示車後物體大致距離的同時，還同時以數字形式快捷、準確的顯示在數碼顯示器。
3.根據安裝在車後保險槓上的兩套探頭測出並指出物體在車後的左、右方位。(是偏左、偏右還是居中)4.本設計設有緊急報警顯示，當車後的物體近在0.5米之內，緊急報警的發光二極體及時顯示。
5.本設計還根據測試車後物體的不同距離，控制蜂嗚報警器發出急促程度不同的報警聲音，以提醒駕駛人員注意。
本實用新型是這樣實現上述目的，參見圖1，圖1為本實用新型原理框圖，其中1為主機，2為左探頭，3為右探頭(左、右探頭構成傳感器)，4為發射換能器，5為接收換能器，6為超聲發射電路，7為超聲接收電路，8為數碼顯示器，9為蜂鳴報警器，10為一組發光二極體構成的指示燈，11為微處理器8749，12是障礙物體，13為左方位指示燈，14為右方位指示燈。
首先，在微處理器11的控制下，通過超聲發射電路6由發射換能器4發出一束超聲波信號，該信號遇障礙物12後即反射回來，被接收換能器5接收後，經接收電路7處理後送入微處理器11，微處理器11根據發射信號與接收信號的時間差，計算出與被測障礙物之間的距離，然後將該距離送至數碼顯示器8顯示出來，並根據距離的不同控制蜂鳴報警器9發出急促程度不同的報警聲；指示燈10也相應根據不同測距而分別點亮；同時，根據左、右探頭2、3接收信號不同，控制顯示方位的左、右指示燈13、14點亮，指示出障礙物的左右方位。
圖2為主機部分原理框圖，其中2－1為電源，11為微處理器，2－3為振蕩電路，8為數碼顯示器，2－5為數碼顯示驅動三極體，2－6為發射驅動電路，2－7為報警聲產生電路，9為蜂鳴報警器，10為發光二極體指示燈。
圖3為左超聲探頭部分的原理線路圖。其中3－1為發射運算放大器，採用HA17324組件。4為發射換能器，5為接收換能器。3－2為接收運算放大器及檢波電路(由二極體和電容構成的)。 間其工作原理是由主機A1來的電信號經放大器3－1放大後由發射換能器4發射出去，該信號遇到障礙物12後即發生反射，反射波由接收換能器5接收後轉換成電信號，經接收運放3－2放大後再由檢皮二極體和電容整形後形成反饋信號B送至微處理器INT端。
圖4為主機部分的原理線路圖。現結合附圖4及實施例具體闡述本實用新型線路結構。
二級與非門4093產生頻率為40KHz的方波，輸出至微處理機8749的T1端作為外部時間基準定時信號，8749根據該信號產生波形寬度為1ms的超聲信號、脈衝間隔為50ms，由8749的P23輸出至由二級三極體TR7、TR8組成發射驅動電路的基極，由集電極輸出至探頭部分A1端子上，另一路通過與非門和三極體TR9至探頭A2端子上，遇障礙物後再經超聲接收電路部分運放3－2及二極體，電容整形後形成反饋信號B輸入至8749的INT輸入端。微處理器8749經計算後將被測物體的距離顯示在數碼顯示器8上(參見圖2)，數碼顯示器的段信號接在8749的P10－P17管腳上，位選信號由8749的P25－P27提供並由數碼顯示三極體2－5(參見圖2)驅動。與此同時，8749經管腳P00－P05驅動發光二極體指示燈10以指示出物體的大致距離，並根據指示燈10中的左、右二極體工作狀態確定障礙物方位。8749的P24管腳用於控制聲響報警電路2－7，根據障礙物遠近程度使蜂鳴器發出急促程度不同的報警信號，以實現聲光同時報警的目的。8749經管腳P06輸出經與非門及TR3三極體控制二極體LED8，用以實現測試距離小於0.5米的緊急報警。主機及探頭二部分的供電系統通過轉換開關W－VR1將車輛內24V或者12V電源按需要轉換，並通過穩壓集成電路MC7805和MC7803構成輸出5V和8V電源，分別為主機和探頭供電。
電源系統備有二極體D，用以防止車輛內電瓶電壓反接。
圖5為程序示意圖。
圖6為主機和探頭外形結構圖。其中10為障礙物距離指示燈，13為左後方障礙物顯示指示燈，14為右後方障礙物顯示指示燈，6－1為報警顯示指示燈，6－2為12V／24V電瓶電壓切換開關，6－3為米／英尺顯示切換開關，6－4為探頭，8為障礙物距離顯示。主機安裝在車內反光鏡上，可利用主機外殼體上的卡槽卡在反光鏡上；左、右探頭安裝在車輛後部的保險槓上，通過電纜與主機聯接。
現結合
本實用新型工作原理本機工作時，安裝在汽車保險槓上的左、右方的兩個探頭不斷向車後發射超聲波信號，這時，如果車後有障礙物12，發射的超聲信號會被障礙物反射回來，反射波被探頭1、2接收後，主機內部的微處理機在軟體的控制下根據發射波與反射波的時間差計算出車輛與障礙物體之間的距離，例如3米，則超聲發射波與反射波的傳輸距離為2×3米，為6米，而超聲波在空氣中的傳播速度為341m／s，因此由發射波到接收到反射波間的時間T為6m／341ms＝0.0176s。主機中的微處理器在發射信號時開始計時，直到收到反射波為止，得到計時時間T後，經計算341×T／2＝341×0.0176／2＝3米。同時微處理器將3米距離顯示在圖6中的10指示燈上。並根據被測距離不同，表示3、2、1的指示燈分別予以點亮。與此同時，依據障礙物在車後的方位，相應表示方位的13、14分別點亮。蜂鳴器同時發出急促程度不同的報警聲。如果障礙物在車後的中央位置，則左、右指示燈同時亮。當障礙物離車體僅有0.5米的危險距離時，6－1(附圖6)報警顯示亮，發出報警指示。蜂鳴器也發出急促聲響，實現了聲光同時報警的目的。
實施本實用新型，在倒車時，可以有效地防止汽車與車後物體相撞，在行駛時，若遇有人違章扒車或爬車盜貨、或車上大件物品掉落以及後方車輛準備超車，微處理機都將準確接收到信號，並向駕駛人員發出聲光報警並以數字形式顯示。從而根本上解決了汽車有史以來倒車全憑駕駛人員經驗估計的落後方式。選用微處理機處理測距信號，使之更加精確可靠，抗幹擾能力強，不受氣候影響，提高了車輛行駛中的安全性和可靠性。
本實用新型，不僅用於機動車輛上，也適用於輪船行駛和離岸、靠岸。及時解決了船舶行駛及進港問題。
本實用新型技術指標探測距離最遠可達6米或20英尺，可由米／英尺開關切換。
最佳探測距離2.5米以內。
發射頻率40KHz。
電源12V±2V或24V±4V(可切換)。
工作電流小於300mA。
探測精度優於5％。
環境溫度－20～50℃。
權利要求1.一種由一組發光二極體組成的車輛用智能化超聲測距儀，其特徵在於該測距儀採用數碼顯示器8、蜂鳴報警器9、微處理器11、振蕩電路2-3、數碼顯示驅動三極體2-5、發射驅動級2-6、報警聲產生電路2-7構成主機，由左、右二探頭構成傳感器二部分組成，其中振蕩電路輸出端與微處理器T1端連接，微處理器P23端與發射驅動級基極連接，數碼顯示器段信號接在微處理器P10-P17端，位選信號由微處理器P25-P27提供終數碼顯示驅動三極體驅動，微處理器P00-P05端與發光二極體相連接，P24端與報警聲產生電路的基極連接。
2.根據權利要求1所述的車輛用智能化超聲測距儀，其特徵在於所述的傳感器是由超聲波發射電路，發射換能器及超聲波接收電路，接收換能器組成，發射電路的輸出端至發射換能器，接收換能器一端與接收電路輸入端相連，輸出端經電容及二極體整形後送入微處理器INT端。
3.根據權利要求2所述的車輛用智能化超聲測距儀，其特徵在於所述的發射、接收電路是由運算放大器構成。
專利摘要本實用新型涉及一種車輛用超聲波測距儀，是由微處理器8749，三位數碼顯示器，一組發光二極體指示器，蜂鳴報警器，緊急信號輸出插口等部件構成主機，由左右探頭構成傳感器組成一種採用微電腦技術與超聲技術相結合的新型測距儀，這種測距儀不僅用指示燈顯示出車輛後方障礙物的大致距離及方位，同時可將準確距離以數字形式顯示出來，並可同時以急促不同的聲響報警、實現聲、光、數字統一的測距目的。提高了車輛行駛中的安全性和可靠性。
文檔編號G01S15/00GK2135158SQ9222718
公開日1993年6月2日 申請日期1992年7月13日 優先權日1992年7月13日
發明者王巖, 劉曉軍, 王國強 申請人:王國強, 劉曉軍, 王巖