两线数字式超声波传感器转让专利
申请号 : CN200610040066.9
文献号 : CN100590453C
文献日 : 2010-02-17
发明人 : 许永华 , 戚利民
申请人 : 合肥昌辉汽车电子有限公司
摘要 :
本发明涉及一种两线数字式超声波传感器，其中传感器发射头的正极与驱动模块的输出端相连，驱动模块的输入端与传感器的控制信号线A相连，回波放大电路的两端跨接在驱动模块的两端；在地线B与控制信号线A之间连接有一个储能模块，所述的传感器发射头、驱动模块、回波放大电路以及储能模块封装成一体又控制信号线A和地线B引出与控制器相连。本发明可以使用成本较低的普通导线，与三线或四线的数字式传感器相比，节省了导线和连接器的成本。
权利要求 :
1、一种两线数字式超声波传感器，其特征在于：它包括一个传 感器发射头(10)，传感器发射头(10)的正极与驱动模块(20)的 输出端相连，驱动模块(20)的输入端与传感器的控制信号线A相连， 回波放大电路(30)的输入端接驱动模块(20)的输出端，回波放大 电路(30)的输出端接驱动模块(20)的输入端；在地线B与控制信 号线A之间连接有一个储能模块(40)，储能模块(40)的放电输出 端接在回波放大电路(30)电源端上；所述的传感器发射头(10)、 驱动模块(20)、回波放大电路(30)以及储能模块(40)封装成一 体由控制信号线A和地线B引出与控制器相连。
2、根据权利要求1所述的两线数字式超声波传感器，其特征在 于：所述的储能模块(40)由单向导通元件(41)与电容(42)相连 构成，电容(42)的高电位端与回波放大电路(30)的电压输入端相 连。
3、根据权利要求1或2所述的所述的两线数字式超声波传感器， 其特征在于：所述的单向导通元件(41)为二极管，其正极与驱动模 块(20)的输入端和回波放大电路(30)的输出端相连，电容(42) 的高电位端与单向导通元件(41)的连接导线上有导线引出接至回波 放大电路(30)的电压输入端。
4、根据权利要求1所述的所述的两线数字式超声波传感器，其 特征在于：所述的传感器发射头(10)的负极接地。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种传感器，具体讲是用于超声波测距领域。
背景技术
现有技术的超声波传感器依据其传输的数据的性质可以大致分 为模拟信号和数字信号两种类型。模拟式传感器传输的回波信号幅度 较小，在传输过程中很衰减较大，并且容易受到外界电磁环境的干扰， 因此需要使用成本较高的屏蔽线；为了解决信号控制和提供电源的客 观需要，现有的数字式传感器均需要至少三根连线，其中一付导线给 传感器的传感头提供电源，另一付是用来提供控传输控制信号发射和 接收回波信号。
在汽车这类产品上使用超声波传感器，一般都是多个传感器同时 安装使用，这样不仅增加了布线接线的工作量，传感器本身的成本和 制造都相对较高和复杂，另外，由于接线的增加，也不可避免地增加 故障率。
技术内容
本发明的目的就是提供一种接线少、有利于加工和安装的两线数 字式超声波传感器。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种两线数字式超 声波传感器，其特征在于：它包括一个传感器发射头，传感器发射头 的正极与驱动模块的输出端相连，驱动模块的输入端与传感器的控制 信号线A相连，回波放大电路的输入端接驱动模块的输出端，回波放 大电路的输出端接驱动模块的输入端；在地线B与控制信号线A之间 连接有一个储能模块，储能模块的放电输出端接在回波放大电路上； 所述的传感器发射头、驱动模块、回波放大电路以及储能模块封装成 一体由控制信号线A和地线B引出与控制器相连。
由于本发明将传感器发射头、驱动模块、回波放大电路以及储能 模块封装成一体，即构成一个内置有驱动和放大电路，其中放大电路 的放大倍数可以根据采用的实际方案实现调整，与模拟传感器与相比， 能够保证传感器探测灵敏度的一致性；
由于模拟式传感器传输的回波信号幅度较小，在传输过程中很衰 减较大，并且容易受到外界电磁环境的干扰，因此需要使用成本较高 的屏蔽线；而本发明提供的数字式传感器将传感器回波信号放大后才 发送给控制器，可以使用成本较低的普通导线；
该两线式数字传感器与控制器的连接仅仅需要两根导线，与三线 或四线的数字式传感器相比，节省了导线和连接器的成本。
附图概述
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的电路原理图。
如图1所示，本发明提供的两线数字式超声波传感器，实质上可 以看成一个内置有传感器发射头、驱动模块、回波放大电路和储能模 块的整体。以下具体说明：本发明包括一个传感器发射头10，传感器 发射头10的正极与驱动模块20的输出端相连，驱动模块20的输入 端与传感器的控制信号线A相连，回波放大电路30的输入端接驱动 模块20的输出端，回波放大电路30的输出端接驱动模块20的输入 端；在地线B与控制信号线A之间连接有一个储能模块40，储能模 块40的放电输出端接在回波放大电路30上；所述的传感器发射头 10、驱动模块20、回波放大电路30以及储能模块40封装成一体又 控制信号线A和地线B引出与控制器相连。
所述的储能模块40由单向导通元件41与电容42相连构成，电 容42的高电位端与回波放大电路30的电压输入端相连。
所述的单向导通元件41为一个二极管，其正极与驱动模块20的 输入端和回波放大电路30的输出端相连，电容42的高电位端与单向 导通元件41的连接导线上有导线引出接至回波放大电路30的电压输 入端。所述的传感器发射头10的负极接地。
本发明的核心在于改进了传感器的构成，使传感器本体与外界的 接口仅仅需要两根导线，即控制信号线A和地线B，其中是地线B提 供信号的回流路径。
本发明提供的两线数字式超声波传感器工作需要以下3个阶段： 1)、由于两线数字式超声波传感器是一个无源部件，因此在驱动传感 器工作之前，需在传感器控制信号线A上施加一段时间的高电压，以 使内部的储能模块40获得能量，该能量提供给内部的回波放大电路 30，用于回波信号的接收放大；2)、在传感器控制信号线A上施加脉 冲群，通过内部的驱动模块20，推动超声波传感器发射一定频率的超 声波；3)、超声波信号的反射波信号，被内部的回波放大电路30进 行接收并放大后，通过传感器控制信号线A回送给主控制单元。
在汽车这类产品上使用超声波传感器，一般都是多个传感器同时 安装使用，这样不仅增加了布线接线的工作量，传感器本身的成本和 制造都相对较高和复杂，另外，由于接线的增加，也不可避免地增加 故障率。
技术内容
本发明的目的就是提供一种接线少、有利于加工和安装的两线数 字式超声波传感器。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种两线数字式超 声波传感器，其特征在于：它包括一个传感器发射头，传感器发射头 的正极与驱动模块的输出端相连，驱动模块的输入端与传感器的控制 信号线A相连，回波放大电路的输入端接驱动模块的输出端，回波放 大电路的输出端接驱动模块的输入端；在地线B与控制信号线A之间 连接有一个储能模块，储能模块的放电输出端接在回波放大电路上； 所述的传感器发射头、驱动模块、回波放大电路以及储能模块封装成 一体由控制信号线A和地线B引出与控制器相连。
由于本发明将传感器发射头、驱动模块、回波放大电路以及储能 模块封装成一体，即构成一个内置有驱动和放大电路，其中放大电路 的放大倍数可以根据采用的实际方案实现调整，与模拟传感器与相比， 能够保证传感器探测灵敏度的一致性；
由于模拟式传感器传输的回波信号幅度较小，在传输过程中很衰 减较大，并且容易受到外界电磁环境的干扰，因此需要使用成本较高 的屏蔽线；而本发明提供的数字式传感器将传感器回波信号放大后才 发送给控制器，可以使用成本较低的普通导线；
该两线式数字传感器与控制器的连接仅仅需要两根导线，与三线 或四线的数字式传感器相比，节省了导线和连接器的成本。
附图概述
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的电路原理图。
如图1所示，本发明提供的两线数字式超声波传感器，实质上可 以看成一个内置有传感器发射头、驱动模块、回波放大电路和储能模 块的整体。以下具体说明：本发明包括一个传感器发射头10，传感器 发射头10的正极与驱动模块20的输出端相连，驱动模块20的输入 端与传感器的控制信号线A相连，回波放大电路30的输入端接驱动 模块20的输出端，回波放大电路30的输出端接驱动模块20的输入 端；在地线B与控制信号线A之间连接有一个储能模块40，储能模 块40的放电输出端接在回波放大电路30上；所述的传感器发射头 10、驱动模块20、回波放大电路30以及储能模块40封装成一体又 控制信号线A和地线B引出与控制器相连。
所述的储能模块40由单向导通元件41与电容42相连构成，电 容42的高电位端与回波放大电路30的电压输入端相连。
所述的单向导通元件41为一个二极管，其正极与驱动模块20的 输入端和回波放大电路30的输出端相连，电容42的高电位端与单向 导通元件41的连接导线上有导线引出接至回波放大电路30的电压输 入端。所述的传感器发射头10的负极接地。
本发明的核心在于改进了传感器的构成，使传感器本体与外界的 接口仅仅需要两根导线，即控制信号线A和地线B，其中是地线B提 供信号的回流路径。
本发明提供的两线数字式超声波传感器工作需要以下3个阶段： 1)、由于两线数字式超声波传感器是一个无源部件，因此在驱动传感 器工作之前，需在传感器控制信号线A上施加一段时间的高电压，以 使内部的储能模块40获得能量，该能量提供给内部的回波放大电路 30，用于回波信号的接收放大；2)、在传感器控制信号线A上施加脉 冲群，通过内部的驱动模块20，推动超声波传感器发射一定频率的超 声波；3)、超声波信号的反射波信号，被内部的回波放大电路30进 行接收并放大后，通过传感器控制信号线A回送给主控制单元。