本實(shí)用新型涉及一種傳感器，具體地說(shuō)是一種超聲波傳感器。

背景技術(shù)：

超聲波傳感器,廣泛用于例如在工業(yè)自動(dòng)化中用于測(cè)量、定位、檢測(cè)等，為此，超聲波傳感器具有一個(gè)超聲波薄膜，用該超聲波薄膜發(fā)送并且又接收超聲波信號(hào)。該傳感器與一個(gè)具有電子單元的印制電路板一起安裝在傳感器殼體中，在操作面板或者遠(yuǎn)程控制線上設(shè)定好實(shí)際所需要的檢測(cè)距離值，當(dāng)障礙物移值所設(shè)定的檢測(cè)距離時(shí)，超聲波內(nèi)部對(duì)反射回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，并輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，或者根據(jù)障礙物所移動(dòng)距離的遠(yuǎn)近輸出模擬量信號(hào)，這些信號(hào)給予相應(yīng)的PLC、人機(jī)界面等控制器顯示障礙物所移動(dòng)的距離值，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，執(zhí)行自動(dòng)化設(shè)備的下一步動(dòng)作。

目前，市場(chǎng)上同類其他品牌的產(chǎn)品都是模擬量或開(kāi)關(guān)量單路輸出，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了模擬量和開(kāi)關(guān)量雙輸出的功能，從經(jīng)濟(jì)效益上講可以較少客戶備貨庫(kù)存，客戶不需要兩種都備貨。從功能上講，可通過(guò)兩種輸出功能的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能，例如在通過(guò)模擬量輸出檢測(cè)物體高度長(zhǎng)度的同時(shí)，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出報(bào)警，警示客戶物體的高度達(dá)到某一位置。

另外，現(xiàn)有超聲波傳感器在實(shí)際使用中，往往需要額外的配套的緊固裝置，本實(shí)用新型通過(guò)探頭的外表面設(shè)有的緊固螺紋及恰與緊固螺紋相配合的緊固圈，可方便的將超聲波傳感器緊固在檢測(cè)工位上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的是市面上的現(xiàn)有的超聲波傳感器只能單一輸出模擬量或開(kāi)關(guān)量，且缺少與傳感器一體的緊固裝置的問(wèn)題。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種超聲波傳感器，其特征在于：包括探頭本體、與探頭本體同軸相連的探頭、進(jìn)線管及超聲波發(fā)生器，其特征在于：還包括置于探頭本體內(nèi)的雙輸出電路模塊及位于探頭本體背面的操作面板，所述探頭的外表面設(shè)有緊固螺紋及恰與緊固螺紋相配合的緊固圈，所述操作面板上設(shè)有有四個(gè)指示燈：電源指示燈、信號(hào)強(qiáng)度指示燈紅色、模擬量輸出指示燈及開(kāi)關(guān)量輸出指示燈；操作面板還有兩個(gè)設(shè)定按鍵，即模擬量設(shè)定按鍵和開(kāi)關(guān)量設(shè)定按鍵。

進(jìn)一步的，所述探頭本體和探頭均為圓柱形。

進(jìn)一步的，所述探頭本體與探頭一體成型。

進(jìn)一步的，所述探頭本體與進(jìn)線管一體成型。

進(jìn)一步的，所述雙輸出電路模塊包括單片機(jī)、開(kāi)關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)電路、模擬量放大電路、保護(hù)電路、模擬量輸出電路、開(kāi)關(guān)量輸出端、模擬量輸出端。

進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)電路包括電阻R1、電阻R4、電阻R5、晶體管Q1、壓敏電阻RV 4、保險(xiǎn)絲FU1；所述電阻R1的一端與所述單片機(jī)的第1輸出端相連，另一端與所述晶體管Q1的基極相連；所述晶體管Q1 的發(fā)射極接地；在晶體管Q1上還串聯(lián)有用于防止過(guò)載的保險(xiǎn)絲FU1，晶體管Q1與壓敏電阻RV4并聯(lián)后的電路中靠近晶體管Q1集電極的一端與所述保險(xiǎn)絲FU1串連，另一端與電阻R4和電阻R5串聯(lián)；保險(xiǎn)絲FU1的另一端與開(kāi)關(guān)量輸出端連接，電阻R4和電阻R5之間的線路上設(shè)有與單片機(jī)的第二輸出端相連的線路；

所述模擬量放大電路包括電阻R6，運(yùn)算放大器U1、電阻R7，所述電阻 R6的一端與單片機(jī)的第三輸出端相連，電阻R6的另一端與運(yùn)算放大器U1 的負(fù)極輸入端相連，所述運(yùn)算放大器U1的正極輸入端與保護(hù)電路(6-4) 中的電阻R10串聯(lián)后接地，運(yùn)算放大器U1的輸出端與電阻R7相連；

所述保護(hù)電路包括晶體管Q2、電阻R8、電阻R10、電阻R11、晶體管 Q3，所述晶體管Q2的基電極與擬量放大電路中的R7相連，晶體管Q2的發(fā)射極連接在運(yùn)算放大器U1的正極輸入端與保護(hù)電路中的電阻R10間的線路上，電阻R8的一端與電阻R11的一端合并后與晶體管Q2的集電極相連，電阻R11的另一端與晶體管Q3的基電極相連，電阻R8的另一端與晶體管 Q3發(fā)射極端的線路合并后與電源相連，晶體管Q3的集電極與模擬量輸出電路(的電阻R12的一端相連；

所述模擬量輸出電路包括電阻R12和晶體管Q4，所述電阻R12的另一端與晶體管Q4的基電極相連，晶體管Q4的集電極與晶體管Q2基電極相連，晶體管Q4的發(fā)射極與模擬量輸出端相連。

本實(shí)用新型的有益效果和特點(diǎn)是：①模擬量和開(kāi)關(guān)量雙輸出，從經(jīng)濟(jì)效益上講可以較少客戶備貨庫(kù)存，客戶不需要兩種都備貨。從功能上講，在通過(guò)模擬量輸出檢測(cè)物體高度長(zhǎng)度的同時(shí)，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出報(bào)警，警示客戶物體的高度達(dá)到某一位置；②依靠探頭的外表面設(shè)有的緊固螺紋及恰與緊固螺紋相配合的緊固圈，安裝方便，對(duì)工作人員的要求低，降低了培訓(xùn)時(shí)間和操作成本；③外形結(jié)構(gòu)精巧，長(zhǎng)度超短長(zhǎng)度為同類其他品牌產(chǎn)品的一半(通過(guò)使用高精度集成電路芯片集成，減少內(nèi)部空間)，在實(shí)際使用中，可以節(jié)省安裝空間。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中實(shí)施例的背面的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是雙輸出電路模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的安裝示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)分別表示：1-探頭本體、2-緊固圈、3-緊固螺紋、4-探頭、 5-進(jìn)線管、6-雙輸出電路模塊、6-1-單片機(jī)、6-2-開(kāi)關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)電路、 6-3-模擬量放大電路、6-4-保護(hù)電路、6-5模擬量輸出電路、6-6-開(kāi)關(guān)量輸出端、6-7-模擬量輸出端、7-操作面板、7-1-電源指示燈，7-2-信號(hào)強(qiáng)度指示燈、7-3-模擬量輸出指示燈、7-4-開(kāi)關(guān)量輸出指示燈、7-5-模擬量設(shè)定按鍵、7-6-開(kāi)關(guān)量設(shè)定按鍵、8-固定板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，一種超聲波傳感器，其特征在于：包括探頭本體1、與探頭本體1同軸相連的探頭4、進(jìn)線管5及超聲波發(fā)生器，其特征在于：還包括置于探頭本體1內(nèi)的雙輸出電路模塊6及位于探頭本體背面的操作面板7，所述探頭的外表面設(shè)有緊固螺紋3及恰與緊固螺紋3相配合的緊固圈2，所述操作面板7上設(shè)有有四個(gè)指示燈：電源指示燈7-1、信號(hào)強(qiáng)度指示燈 7-2、模擬量輸出指示燈7-3及開(kāi)關(guān)量輸出指示燈7-4；操作面板7還有兩個(gè)設(shè)定按鍵，即模擬量設(shè)定按鍵7-5和開(kāi)關(guān)量設(shè)定按鍵7-6。

為實(shí)現(xiàn)模擬量和開(kāi)關(guān)量雙輸出功能，設(shè)有雙輸出電路模塊6包括單片機(jī)6-1、開(kāi)關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)電路6-2、模擬量放大電路6-3、保護(hù)電路6-4、模擬量輸出電路6-5、開(kāi)關(guān)量輸出端6-6、模擬量輸出端6-7。

所述開(kāi)關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)電路6-2包括電阻R1、電阻R4、電阻R5、晶體管 Q1、壓敏電阻RV 4、保險(xiǎn)絲FU1；所述電阻R1的一端與所述單片機(jī)6-1的第1輸出端相連，另一端與所述晶體管Q1的基極相連；所述晶體管Q1的發(fā)射極接地；在晶體管Q1上還串聯(lián)有用于防止過(guò)載的保險(xiǎn)絲FU1，晶體管 Q1與壓敏電阻RV4并聯(lián)后的電路中靠近晶體管Q1集電極的一端與所述保險(xiǎn)絲FU1串連，另一端與電阻R4和電阻R5串聯(lián)；保險(xiǎn)絲FU1的另一端與開(kāi)關(guān)量輸出端6-6連接，電阻R4和電阻R5之間的線路上設(shè)有與單片機(jī)6-1 的第二輸出端相連的線路；

所述模擬量放大電路6-3包括電阻R6，運(yùn)算放大器U1、電阻R7，所述電阻R6的一端與單片機(jī)6-1的第三輸出端相連，電阻R6的另一端與運(yùn)算放大器U1的負(fù)極輸入端相連，所述運(yùn)算放大器U1的正極輸入端與保護(hù)電路6-4中的電阻R10串聯(lián)后接地，運(yùn)算放大器U1的輸出端與電阻R7相連；

所述保護(hù)電路6-4包括晶體管Q2、電阻R8、電阻R10、電阻R11、晶體管Q3，所述晶體管Q2的基電極與擬量放大電路6-3中的R7相連，晶體管Q2的發(fā)射極連接在運(yùn)算放大器U1的正極輸入端與保護(hù)電路6-4中的電阻R10間的線路上，電阻R8的一端與電阻R11的一端合并后與晶體管Q2 的集電極相連，電阻R11的另一端與晶體管Q3的基電極相連，電阻R8的另一端與晶體管Q3發(fā)射極端的線路合并后與電源相連，晶體管Q3的集電極與模擬量輸出電路6-5的電阻R12的一端相連。

所述模擬量輸出電路6-5包括電阻R12和晶體管Q4，所述電阻R12的另一端與晶體管Q4的基電極相連，晶體管Q4的集電極與晶體管Q2基電極相連，晶體管Q4的發(fā)射極與模擬量輸出端6-7相連。

在操作面板上擁有四個(gè)指示燈：電源指示燈綠色LED，信號(hào)強(qiáng)度指示燈紅色LED，模擬量輸出指示燈黃色LED，開(kāi)關(guān)量輸出指示燈黃色LED。兩個(gè)設(shè)定按鍵，一個(gè)模擬量設(shè)定按鍵，一個(gè)開(kāi)關(guān)量設(shè)定按鍵。

模擬量或開(kāi)關(guān)量窗口設(shè)定(兩點(diǎn)設(shè)定)方法：

A：選擇要設(shè)定的輸出(模擬量或開(kāi)關(guān)量)，按住相應(yīng)的按鍵2秒以上，直到綠色電源指示燈熄滅，黃色輸出指示燈點(diǎn)亮，此時(shí)超聲波傳感器進(jìn)入編程狀態(tài)。

B：將檢測(cè)物體放置在第一個(gè)位置并按一下按鍵，使傳感器記憶第一個(gè)位置，此時(shí)，黃色輸出示燈閃亮，表示第一個(gè)位置記憶完畢，準(zhǔn)備設(shè)定第二個(gè)位置。

C：將檢測(cè)物體放置在第二個(gè)位置并按一下按鍵，使傳感器記憶第二個(gè)位置，此時(shí)，黃色輸出指示燈熄滅，綠色電源指示燈點(diǎn)亮，此時(shí)超聲波傳感器進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

D：重復(fù)以上步驟設(shè)置另外一路輸出(開(kāi)關(guān)量或模擬量)

注：在設(shè)定第二個(gè)位置之前，按住相同按鍵保持2s鐘以上，將退出編程狀態(tài)，傳感器將工作在上次設(shè)定的狀態(tài)。

使用自動(dòng)零點(diǎn)特性設(shè)置開(kāi)關(guān)量和模擬量設(shè)定方法(單點(diǎn)設(shè)定)

在某些應(yīng)用中，需要以設(shè)定點(diǎn)為中心的檢測(cè)窗口，設(shè)定時(shí)只需要對(duì)相同位置設(shè)定兩次，就可以將傳感器設(shè)定為以該位置為中心，檢測(cè)窗口寬度為10mm±5mm。

注：設(shè)定時(shí)允許有一定的誤差，如果兩次位置并不相同(但小于10mm) 中心將位于兩個(gè)位置的中間。

同時(shí)設(shè)定模擬量和開(kāi)關(guān)量的方法

如果需要模擬量和開(kāi)關(guān)量選擇同一個(gè)窗口，可以同時(shí)對(duì)開(kāi)光量和模擬量進(jìn)行設(shè)定，

A：按住任意一個(gè)按鍵直到綠色指示燈熄滅，再按住另一個(gè)按鍵直到黃色指示燈點(diǎn)亮，現(xiàn)在傳感器準(zhǔn)備記憶第一個(gè)位置，

B：將檢測(cè)物放置在第一個(gè)位置并按一下按鍵，使傳感器記憶第一個(gè)位置，此時(shí)兩個(gè)黃色輸出指示燈閃亮，表示第一個(gè)位置記憶完畢，準(zhǔn)備設(shè)定第二個(gè)位置，

C：將檢測(cè)物放置在第二個(gè)位置并按一下按鍵，使傳感器記憶第二個(gè)位置，

D：綠色電源指示燈亮表明傳感器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，被檢測(cè)物置于檢測(cè)窗口內(nèi)時(shí)，黃色輸出指示燈亮。

開(kāi)關(guān)量(NPN或者PNP)工作原理:

單片機(jī)將開(kāi)關(guān)量信號(hào)通過(guò)第1輸出端輸出，通過(guò)電阻R1送給晶體管 Q1.Q1得到此信號(hào)后，則處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)24V電壓通過(guò)外部繼電器，保險(xiǎn)絲FU1，晶體管Q1，形成一個(gè)串聯(lián)回路，開(kāi)關(guān)量輸出。電阻RV4為晶體管Q1的保護(hù)電阻，防止Q1瞬間電壓過(guò)高而擊穿C,E極。電阻R4與R5為開(kāi)關(guān)量(NPN)過(guò)電流檢測(cè)電阻，通過(guò)回路的電流越大則在R4，R5之間產(chǎn)生的電壓變化越大，在將此點(diǎn)的電壓反饋至單片機(jī)第二輸出端，實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。

模擬量(0～10V或者4-20mA)工作原理：

單片機(jī)將模擬量(0～5V)信號(hào)通過(guò)第三輸出端輸出，通過(guò)電阻R6送入運(yùn)算放大器U1，該放大器與R7組成2倍信號(hào)放大，得出(0～10V)模擬量信號(hào)。再將此模擬量信號(hào)送入后面保護(hù)電路。R8，R10，R11,Q2，Q3，共同組成保護(hù)電路，防止外部模擬量接線端短路，或電壓過(guò)高而燒壞傳感器輸出。 R12,與Q4組成輸出電路，以減小模擬量輸出阻抗，提高驅(qū)動(dòng)能力。

如圖4所示，使用時(shí)，依靠緊固圈2將傳感器旋緊固定在固定板8的合適位置處(固定板8上開(kāi)有和探頭4相配合的孔)，固定板8可以是檢測(cè)位置的現(xiàn)有板材，也可以是另外單獨(dú)配置的板材。

例如在料倉(cāng)料位檢測(cè)中，物料離傳感器越遠(yuǎn)輸出電流越小，物料離傳感器越近輸出電流越大，通過(guò)在遠(yuǎn)近距離的范圍輸出4-20mA模擬量信號(hào)，信號(hào)在控制顯示單元顯示出實(shí)際料位的高度。開(kāi)關(guān)量在此應(yīng)用中可以設(shè)為遠(yuǎn)距離點(diǎn)或者近距離點(diǎn)，作為報(bào)警信號(hào)用，當(dāng)料倉(cāng)的無(wú)料或者料位達(dá)到極限高度是發(fā)出報(bào)警信號(hào)。通過(guò)模擬量和開(kāi)關(guān)量雙輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)料位的雙重控制。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)關(guān)系及原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。