專利名稱：一種超聲波車位檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用超聲波檢測車位是否停放有車輛的裝置，尤其是通過無線通信 的超聲波車位檢測裝置，主要用在停車場中檢測車位狀態(tài)，并能把檢測結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā) 到管理站。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的超聲波車位檢測設(shè)備中，都只有一種電源，攜帶電池供電的設(shè)備，比較適合應(yīng) 用在電源布線不便或短期使用的停車場，但這種設(shè)備如果長期使用需要定期更換電池，給應(yīng) 用帶來不便。通過外部電源供電的設(shè)備，雖然沒有了更換電池的麻煩，但是不適合應(yīng)用在外 部電源布線不便或短期使用的停車場。不論是采用哪種供電方式， 一旦使用環(huán)境改變，這種 設(shè)備就難以再繼續(xù)使用，造成了浪費(fèi)。其次，目前的超聲波車位檢測設(shè)備一般都采用有線方 式進(jìn)行通信，在實(shí)施過程中需要在每個車位上布設(shè)通信線路，增加了布線的成本和工作量， 而且增加新的停車位需要對原有系統(tǒng)重新布線，系統(tǒng)的擴(kuò)展性較差。實(shí)用新型內(nèi)容針對上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有兩種供電方式的超聲波車位檢測裝 置，該裝置采用電池和外部電源兩種供電方式，并通過電源開關(guān)選擇供電方式。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種超聲波車位檢測裝置，包括超聲波發(fā)射器、發(fā)射驅(qū)動電 路、超聲波接收器、接收放大電路和處理器以及電池，還包括外接直流電源、電源轉(zhuǎn)換模塊 和選擇模塊，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊將外接電源轉(zhuǎn)換為所述超聲波車位監(jiān)測裝置所需的工作電壓， 所述選擇模塊選擇至少所述電池輸出和電源轉(zhuǎn)換模塊輸出之一的電壓作為所述所需工作電 壓。其中，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊包括由兩個串聯(lián)電阻組成的分壓電路，和，接在所述分壓電路 與選擇模塊之間的穩(wěn)壓電路；所述選擇模塊為一個單刀三擲開關(guān)，其中兩擲分別與穩(wěn)壓電路 的輸出和電池連接。其中，發(fā)射驅(qū)動電路采用兩級放大電路，第一級放大電路通過運(yùn)算放大器產(chǎn)生放大的方 波信號，第二級放大電i&的運(yùn)算放大器輸出端接一個數(shù)字電位計，所述處理器通過控制調(diào)節(jié)所述數(shù)字電位計的可變電阻來調(diào)整第二級放大電路輸出信號的幅度。
其中，接收放大電路采用兩級放大電路，其中第一級放大電路的放大倍數(shù)是固定的，第 二級放大電路的放大倍數(shù)由處理器動態(tài)調(diào)節(jié)。此外，超聲波車位檢測裝置還可以具有無線收發(fā)模塊，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)射和接收檢 測到的車位信息。進(jìn)一步地，超聲波車位檢測裝置的構(gòu)造可以采用兩塊電路板來實(shí)現(xiàn)所有的電路，例如使 超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、發(fā)射驅(qū)動電路和接收放大電路位于同一塊電路板上，而使處 理器和電源轉(zhuǎn)換模塊、選擇模塊位于另一塊電路板上。這樣分丌為兩塊電路板后，比一般的 采用一塊電路板的結(jié)構(gòu)更為靈活，從而減小車位檢測裝置的體積。根據(jù)車位周圍的狀況，超聲波車位檢測裝置可以部署在車位的上方或四周。在該裝置工 作時，其中的超聲波發(fā)射器向停車位發(fā)送超聲波脈沖，然后超聲波接收器啟動接收超聲波的 回波，接收器的輸出信號經(jīng)過放大之后，處理器進(jìn)行采樣和分析，計算反射超聲波的目標(biāo)到 裝置之間的距離。超聲波車位檢測裝置到車位之間設(shè)定有一個距離范圍，如果裝置測量獲得 的目標(biāo)距離不在這個范圍內(nèi)，表示該車位上沒有車輛停放；否則，該車位上停放有車輛。在 獲得車位信息后，超聲波車位檢測裝置通過無線通信方式發(fā)送給停車場的管理站。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是采用兩種供電方式，使該裝置的應(yīng)用方式靈活，應(yīng)用范圍更 廣。在電源布線方便的停車場，采用外部電源供電；在短期使用或電源布線不便的停車場， 采用電池供電。這樣可以同時滿足不同條件停車場的需求。同時，本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上采用 了兩塊電路板，將不同的電路分別分布到兩塊電路板上，不但減少了生產(chǎn)過程中電路板布線 的復(fù)雜程度，同時由于每塊電路板的體積都較小，因此可以減小整個裝置的體積，使用更靈 活方便。另外，該裝置使用無線通信方式，能夠減少布線的成本和工作量，并具有良好的系 統(tǒng)擴(kuò)展性。


圖1為超聲波車位檢測裝置的原理圖；圖2為超聲波車位檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為超聲波車位檢測裝置電源部分的電路圖；圖4為超聲波發(fā)射部分的電路圖；圖5為超聲波接收部分的電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，超聲波車位檢測裝置的原理圖如圖1所示，電源轉(zhuǎn)換和選擇模塊通過電源
開關(guān)選擇電池或外部電源給設(shè)備供電。處理器模塊產(chǎn)生的脈沖信息輸出給超聲波發(fā)射驅(qū)動電 路，發(fā)射驅(qū)動電路將信號放大升壓后驅(qū)動40KHz的超聲波發(fā)射器，超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波脈沖。超聲波接收器接收超聲波遇到物體的回波信號，然后輸出信號給接收放大電路。處理 器模塊收集接收放大電路的輸出信號，分析得到停車位上是否停有車輛，然后把分析結(jié)果通 過無線收發(fā)模塊發(fā)送到停車場的管理站。超聲波車位檢測裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示，裝置內(nèi)部有通過插針相連的兩塊電路板，下面 的電路板14由處理器模塊5、無線收發(fā)模塊7、電壓轉(zhuǎn)換和選擇模塊6組成。上面的電路板 13由超聲波發(fā)射器l、超聲波接收器2、發(fā)射驅(qū)動電路3、接收放大電路4組成。電路板13 上的超聲波發(fā)射器1和超聲波接收器2的探頭21、 22伸出設(shè)備外殼15外，電路板14上的天 線8、電源開關(guān)9、外接直流電插座IO、電源指示燈11和通信指示燈12都伸出設(shè)備外殼15 外。電壓轉(zhuǎn)換模塊和選擇模塊，其具體電路圖如圖3所示，使用P0WER1和P0WER2兩種不同 的電源供電。其中P0WER1是外接直流電源供電，正常工作電壓為5V-12V，通過電阻R1和R2 組成的分壓電路，通過起保護(hù)作用的二極管D1輸入AS1117-3.3穩(wěn)壓芯片的輸入端，輸出端 得到供電所需的3.3V電壓。AS1117-3.3穩(wěn)壓芯片在工作時需要在輸入端與地、輸出端與地 之間分別接入兩個電解電容C1和C2。 P0WER2是兩節(jié)電池串聯(lián)的直流電源，提供3V電壓。P0WER1經(jīng)過一系列電路處理后得到的3. 3V電壓和電池的3V電壓分別接到一個單刀三擲 開關(guān)的2擲上，留出一擲懸空為空檔，另一端為輸出，該單刀三擲開關(guān)用作選擇模塊。使用 時通過此開關(guān)撥動來控制開關(guān)節(jié)點(diǎn)和切換電源。開關(guān)的輸出端連接一組電容用于濾波，同時 可以連接一個發(fā)光二極管用于顯示電源通斷。圖中最右側(cè)的VCC為設(shè)備提供工作的高電平。超聲波發(fā)射部分的電路圖如圖4所示，左側(cè)部分MX866為電壓提升方波放大電路，產(chǎn)生 方波的幅度為+2VCC到-2VCC。右側(cè)部分為方波調(diào)整電路，通過處理器MSP430控制MCP41100 可變電阻的值來調(diào)整發(fā)送超聲波的強(qiáng)度。電路板14上處理器MSP430產(chǎn)生40KHz的方波。電路板14和電路板13上正常工作的電 源電壓范圍在2.7伏到3.3伏之間，VCC是電源提供的電壓。40KHz信號的電壓在0V到VCC 之間，不能用來直接驅(qū)動超聲波發(fā)射器。因此由MAX866產(chǎn)生土2VCC電壓對運(yùn)算放大器供電。把40KHz輸入到LM8261的反向輸入端，同時將1/2VCC的固定電平輸入到LM8261的正向 輸入端，并使LM82m處于開環(huán)放大狀態(tài)。當(dāng)40KHz為高電平時，LM8261的反向輸入端的電 壓高于正向輸入端的電壓，LM8261進(jìn)入負(fù)飽和狀態(tài)，這時輸出電壓為-2VCC;當(dāng)40KHz為低 電平時，LM8261進(jìn)入正飽和狀態(tài)輸出+2VCC，這樣LM8261輸出的方波信號幅度為4VCC，信號 強(qiáng)度在12V左右。為了調(diào)整方波信號的幅度，通過MSP430處理器輸出的P0T—CS2， POT—SCK2
和POT—DATA2三個信號動態(tài)控制MCP41100可變電阻的值，使第二級放大電路能夠輸出6 12V 之間的電壓值，從而控制超聲波發(fā)射的距離。超聲波接收部分的電路如圖5所示，超聲波接收器接收到的超聲波回波信號非常微弱， 需要經(jīng)過放大處理，處理器對放大后的信號進(jìn)行采樣和分析，得到設(shè)備到目標(biāo)的距離。在超聲波測距的放大電路中，采用了兩級放大電路第一級放大電路的放大倍數(shù)是固定的；第二 級放大電路的放大倍數(shù)在處理器的控制下可以動態(tài)調(diào)節(jié)。其動態(tài)調(diào)節(jié)原理與圖4中發(fā)射信號 強(qiáng)度調(diào)節(jié)相似。處理器收集經(jīng)過兩級放大的信號，通過分析和計算得到檢測裝置到目標(biāo)的距 離，根據(jù)停放車輛時檢測裝置到車輛的距離范圍，判定在停車位上是否停放有車輛。
權(quán)利要求1、一種超聲波車位檢測裝置，包括超聲波發(fā)射器、發(fā)射驅(qū)動電路、超聲波接收器、接收放大電路和處理器以及電池，其特征在于，還包括外接直流電源、電源轉(zhuǎn)換模塊和選擇模塊，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊將外接電源轉(zhuǎn)換為所述超聲波車位監(jiān)測裝置所需的工作電壓，所述選擇模塊選擇至少所述電池輸出和電源轉(zhuǎn)換模塊輸出之一的電壓作為所述工作電壓。
2、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊包括由兩個串聯(lián)電阻組成的分壓電路，和，接在所述分壓電路與選擇模塊之間的穩(wěn)壓電路；所述選擇模塊為一個單刀 三擲開關(guān)，其中兩擲分別與所述穩(wěn)壓電路的輸出和電池連接。
3、 如權(quán)利要求1所述的超聲波車位檢測裝置，其特征在于，所述的發(fā)射驅(qū)動電路是兩級 放大電路，第一級放大電路通過運(yùn)算放大器產(chǎn)生放大的方波信號，第二級放大電路的運(yùn)算放 大器輸出端接有數(shù)字電位計，所述處理器通過控制調(diào)節(jié)所述數(shù)字電位計的可變電阻來調(diào)整第 二級放大電路輸出信號的幅度。
4、 如權(quán)利要求1所述的超聲波車位檢測裝置，其特征在于，所述的接收放大電路是兩級 放大電路，其中第一級放大電路的放大倍數(shù)是固定的，第二級放大電路的放大倍數(shù)由處理器 動態(tài)調(diào)節(jié)。
5、 如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的超聲波車位檢測裝置，其特征在于，所述的超聲波發(fā) 射器、超聲波接收器、發(fā)射驅(qū)動電路和接收放大電路位于同一塊電路板上，所述的處理器和 電源轉(zhuǎn)換模塊、以及選擇模塊位于另一塊電路板上。
6、 如權(quán)利要求1所述的超聲波車位檢測裝置，其特征在于，還包括無線收發(fā)模塊。
7、 如權(quán)利要求6所述的超聲波車位檢測裝置，其特征在于，所述的無線收發(fā)模塊和處理 器位于同一電路板上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超聲波車位檢測裝置，包括超聲波發(fā)射器、發(fā)射驅(qū)動電路、超聲波接收器、接收放大電路和處理器以及電池，其特征在于，還包括外接直流電源、電源轉(zhuǎn)換模塊和選擇模塊，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊將外接電源轉(zhuǎn)換為所述超聲波車位監(jiān)測裝置所需的工作電壓，所述選擇模塊選擇至少所述電池輸出和電源轉(zhuǎn)換模塊輸出之一的電壓作為所述工作電壓。該裝置采用兩種供電方式，應(yīng)用方式靈活，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號G01S15/00GK201035145SQ20072014772
公開日2008年3月12日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者王向宏 申請人:南京優(yōu)科漫科技有限公司