專利名稱：一種綜合測距定位信號傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種定位信號傳感器，具體涉及的是一種利用超聲波和紅外線綜合測距定位的定位信號傳感器。
背景技術(shù)：
傳感器檢測技術(shù)、無線電通訊技術(shù)、計算機控制技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大 支柱，它們分別構(gòu)成了信息技術(shù)系統(tǒng)的“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”。傳感器技術(shù)是信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ)，其品種、性能和質(zhì)量直接決定了信息技術(shù)系統(tǒng)的功能和質(zhì)量。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對傳感器的性能水平及運用方式提出了更高的要求，而在被人們廣泛運用的傳感器家族中，超聲波傳感器和紅外線傳感器以其優(yōu)異的性能得到人們的青睞，廣泛用于軍事、醫(yī)療、工業(yè)和家電產(chǎn)品。但目前超聲波傳感器和紅外線傳感器一般都是單獨使用，而目前，超聲波傳感器廣泛用作測距傳感器，常作為一種輔助視覺手段與其他視覺工具(如CCD圖像傳感器)配合使用，可有效提高機器的視覺功能。現(xiàn)有超聲波定位傳感器包括超聲波發(fā)射傳感器和超聲波接收傳感器，該工作原理為超聲波發(fā)射傳感器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回，超聲波接收傳感器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離S，即S=340t/2。但現(xiàn)有超聲波定位傳感器由于超聲波信號具有方向性，單個元件(超聲波發(fā)射元件、超聲波接收元件)的覆蓋范圍有限，不能保證超聲波發(fā)射傳感器外發(fā)出的超聲波信號能準確地被超聲波接收傳感器接收；而且由于超聲波傳感器的波束發(fā)散比較嚴重，當(dāng)超聲波發(fā)射點距障礙物較遠時，超聲波傳感器的方向定位精度較差，造成超聲波定位傳感器工作穩(wěn)定性差，因而有必要引入其它方法或傳感器來改善其性能。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本實用新型目的是在于提供一種采用紅外線傳感器來消除超聲波傳感器盲區(qū)，并利用超聲波和紅外線綜合測距定位，提高系統(tǒng)整體性能的綜合測距定位信號傳感器，為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)一種綜合測距定位信號傳感器，其包括用于進行測距的超聲波收發(fā)電路和控制模塊，其特征在于，它還包括用于進行定位探測障礙物的紅外線收發(fā)電路和顯示模塊，所述超聲波收發(fā)電路包括用于發(fā)射超聲波的超聲波發(fā)射模塊和用于接收返回超聲波信號的超聲波接收模塊，所述紅外線收發(fā)電路包括用于發(fā)射紅外線進行探測障礙物的紅外線發(fā)射模塊和用于接收返回紅外線的紅外線接收器，所述超聲波接收模塊、紅外線接收器和顯示模塊均與控制模塊相連接。進一步的，所述超聲波接收模塊包括超聲波接收器、第一放大器和信號調(diào)理電路，所述超聲波接收器的輸出端連接第一放大器的接入端，所述第一放大器的輸出端連接信號調(diào)理電路的接入端，所述信號調(diào)理電路輸出端連接控制模塊的接入端。進一步的，所述超聲波發(fā)射模塊包括超聲波發(fā)射器、第二放大電器和第一時鐘電路，所述第一時鐘電路的輸出端連接第二放大器的輸入端，所述第二放大器的輸出端連接超聲波發(fā)射器。進一步的，所述紅外線發(fā)射模塊包括第二時鐘電路、第三放大器和紅外線發(fā)射器，所述第二時鐘電路的輸出端連接第三放大器的輸入端，所述第三放大器的輸出端連接紅外線發(fā)射器。進一步的，所述控制模塊采用的是AT89C51單片機。 作為優(yōu)選，所述顯示模塊采用的是LED顯示器。本實用新型通過紅外線收發(fā)電路可彌補超聲波傳感器性能上的不足，消除超聲波傳感器盲區(qū)相對于超聲波傳感器，其定向精度有了很大的提高。同時具備了超聲波傳感器 和紅外線傳感器探測的優(yōu)點，能夠比較精確地測距和定向，提高系統(tǒng)的整體性能，其具有功能更全、精度更高、結(jié)構(gòu)更簡、成本更低的優(yōu)點。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
來詳細說明本實用新型；圖I為本實用新型的模塊示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進一步闡述本實用新型。參見

圖1，本實施例是提供一種消除超聲波傳感器盲區(qū)，利用超聲波和紅外線綜合測距定位的綜合測距定位信號傳感器，其包括用于進行測距的超聲波收發(fā)電路、控制模塊、用于進行定位探測障礙物的紅外線收發(fā)電路和顯示模塊；所述超聲波收發(fā)電路包括用于發(fā)射超聲波的超聲波發(fā)射模塊30和用于接收返回超聲波信號的超聲波接收模塊20，所述紅外線收發(fā)電路包括用于發(fā)射紅外線進行探測障礙物的紅外線發(fā)射模塊40和用于接收返回紅外線的紅外線接收器50，所述超聲波接收模塊20、紅外線接收器50和顯示模塊均與控制模塊相連接。本實施例超聲波接收模塊20包括超聲波接收器21、第一放大器22和信號調(diào)理電路23，所述超聲波接收器21的輸出端連接第一放大器22的接入端，所述第一放大器22的輸出端連接信號調(diào)理電路23的接入端，該信號調(diào)理電路23輸出端連接控制模塊的接入端。超聲波發(fā)射模塊30包括超聲波發(fā)射器31、第二放大電器32和第一時鐘電路33,所述第一時鐘電路33的輸出端連接第二放大電器32的輸入端，所述第二放大電器32的輸出端連接超聲波發(fā)射器31。在該超聲波發(fā)射模塊30中，通過輸入引腳來控制超聲波，并經(jīng)超聲波發(fā)射器的發(fā)射頭發(fā)射出去。在第一放大器22中，先通過超聲波接收器21的接收頭接收超聲波，然后經(jīng)兩級放大器把信號放大60dB，再輸送給超聲波檢波電路。在該超聲波檢波電路中，超聲波脈沖信號被整流為正相信號(經(jīng)測試，該正相信號近似于直流信號)，此正相信號轉(zhuǎn)入電路中的電壓比較器，引起比較器輸出腳(即單片機的INTO腳)電壓跳變，由此即可判斷是否有回波信號存在。[0018]值得注意的是，本實施紅外線發(fā)射模塊40包括第二時鐘電路41、第三放大器42和紅外線發(fā)射器43，所述第二時鐘電路41的輸出端連接第三放大器42的輸入端，所述第三放大器42的輸出端連接紅外線發(fā)射器43。在該電路中，紅外線傳感器通過IN引腳輸入接收到的信號，當(dāng)三極管的基極有電流時，三極管導(dǎo)通，從而有電流從位于發(fā)射極的紅外二極管流過，激發(fā)出紅外線。在紅外線接收器50中，當(dāng)接收到反射紅外線信號時，光敏二極管的電阻將被降低，輸入到電壓比較器負端的電壓將被升高，從而使比較器的輸出端輸出低電平，并通過發(fā)光二極管的熄滅顯示出來，由此可判斷前方是否有障礙物。本實施例中，控制模塊采用的是AT89C51單片機10，用于控制信號發(fā)射功能、信號判斷和分析功能以及控制顯示功能；顯示模塊采用的是LED顯示器60。AT89C51單片機接收到前面兩部分電路反饋回來的信息并經(jīng)過相應(yīng)算法的處理后，得出前方物體的距離與方向等信息，一方面可以控制相應(yīng)的被控對象進行相應(yīng)的動作，另一方面可以通過LED顯示相應(yīng)的距離。本實施例工作時，首先啟動紅外線傳感器進行探測，當(dāng)檢測到有障礙物存在時，再 啟動超聲波傳感器進行測距，然后通過LED進行顯示。如果檢測到的物體在超聲波傳感器的測量盲區(qū)內(nèi)，則根據(jù)紅外線傳感器的響應(yīng)情況對距離進行估計顯示。其具體工作原理是當(dāng)紅外線反射模塊接通電源后，即從模塊內(nèi)部的紅外線反射管向前方發(fā)射紅外線，一旦有物體或人體進入其有效探測范圍內(nèi)時，紅外線就會有一部分被反射回來，被與發(fā)射管同排安裝的光敏接收管所接收，光敏接收管的電阻將因此減少，弓丨起與其串連的電阻出現(xiàn)電壓變化，由電壓比較器處理后，在輸出端給出低電平信號，引起單片機中斷，從而進行有效控制。基于上述，本實用新型采用超聲波傳感器和紅外線傳感器組成綜合測距定位系統(tǒng)，克服了由單一傳感器所構(gòu)成探測系統(tǒng)的不足，同時具備了超聲波傳感器和紅外線傳感器探測的優(yōu)點，能夠比較精確地測距和定向。同時，系統(tǒng)還采用了單片機控制技術(shù)，使系統(tǒng)具有良好的擴展性和實用性。而且，還可以采用反應(yīng)速度較快的紅外線傳感器(如光導(dǎo)紅外傳感器，其響應(yīng)時間達到了微秒級)來消除超聲波傳感器盲區(qū)，提高系統(tǒng)的整體性能。紅外線具有光束發(fā)散小的優(yōu)點，目前很容易得到光束視角小于5°的紅外線傳感器。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種綜合測距定位信號傳感器，其包括用于進行測距的超聲波收發(fā)電路和控制模塊，其特征在于，它還包括用于進行定位探測障礙物的紅外線收發(fā)電路和顯示模塊，所述超聲波收發(fā)電路包括用于發(fā)射超聲波的超聲波發(fā)射模塊和用于接收返回超聲波信號的超聲波接收模塊，所述紅外線收發(fā)電路包括用于發(fā)射紅外線進行探測障礙物的紅外線發(fā)射模塊和用于接收返回紅外線的紅外線接收器，所述超聲波接收模塊、紅外線接收器和顯示模塊均與控制模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種綜合測距定位信號傳感器，其特征在于，所述超聲波接收模塊包括超聲波接收器、第一放大器和信號調(diào)理電路，所述超聲波接收器的輸出端連接第一放大器的接入端，所述第一放大器的輸出端連接信號調(diào)理電路的接入端，所述信號調(diào)理電路輸出端連接控制模塊的接入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種綜合測距定位信號傳感器，其特征在于，所述超聲波發(fā)射模塊包括超聲波發(fā)射器、第二放大電器和第一時鐘電路，所述第一時鐘電路的輸出端連接第二放大器的輸入端，所述第二放大器的輸出端連接超聲波發(fā)射器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的一種綜合測距定位信號傳感器，其特征在于，所述紅外線發(fā)射模塊包括第二時鐘電路、第三放大器和紅外線發(fā)射器，所述第二時鐘電路的輸出端連接第三放大器的輸入端，所述第三放大器的輸出端連接紅外線發(fā)射器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種綜合測距定位信號傳感器，其特征在于，所述控制模塊采用的是AT89C51單片機。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種綜合測距定位信號傳感器，其特征在于，所述顯示模塊米用的是LED顯不器。
專利摘要本實用新型涉及的是一種綜合測距定位信號傳感器，其包括用于進行測距的超聲波收發(fā)電路、控制模塊、用于進行定位探測障礙物的紅外線收發(fā)電路和顯示模塊，所述超聲波收發(fā)電路包括用于發(fā)射超聲波的超聲波發(fā)射模塊和用于接收返回超聲波信號的超聲波接收模塊，所述紅外線收發(fā)電路包括用于發(fā)射紅外線進行探測障礙物的紅外線發(fā)射模塊和用于接收返回紅外線的紅外線接收器，所述超聲波接收模塊、紅外線接收器和顯示模塊均與控制模塊相連接。本實用新型通過紅外線收發(fā)電路，消除超聲波傳感器盲區(qū)，具備了超聲波傳感器和紅外線傳感器探測的優(yōu)點，能夠比較精確地測距和定向，提高系統(tǒng)的整體性能，其具有功能更全、精度更高、結(jié)構(gòu)更簡、成本更低的優(yōu)點。
文檔編號G01S5/18GK202486309SQ20122005970
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者呂高登, 張華 , 楊冬, 王昌明 申請人:江蘇三通儀器系統(tǒng)有限公司