[实用新型]防撞测距雷达

说明书

本实用新型涉及一种防撞测距雷达，特别是机动车防撞测距雷达。

改革开放以来，我国的汽车工业正飞速发展，与此同时交通安全问题又亟待解决。目前市面上已经有的一种倒车语言提醒器，虽能起到提示、警示作用，但主要缺点是不论车后有无人或障碍物，一律发出“倒车、请注意！”的语言，是一种被动式、驱赶式的提示信号，还造成噪声污染，驾驶员并不能掌握车后状况，也不能测出车前状况，从而没从根本上减轻驾驶员的负担。

本实用新型的目的是提供一种测距雷达，它能准确测出车前、车后人或障碍物与汽车之间的距离，并在驾驶室的主机数显屏上直接读出，同时警铃报警，提醒驾驶员注意操作安全，了解倒车车后障碍物的状况，并能及时消除司机倒车时碰撞的危险。

本实用新型的目的是通过如下技术解决方案实现的。下面结合附图，对本实用新型作详细说明：

图1是本实用新型的方框图。

图2是本实用新型的电原理图。

图3是本实用新型的测量过程时序图。

在图1方框图中，本实用新型的超声波发射器1和超声波接收器2可置于车前或置于车后，汽车前进或倒车时，分频器工作，产生时钟脉冲信号输至计数器计数并显示，同时振荡器起振产生脉冲电压，该脉冲电压由发射器1变成超声波信号发出，当车前或车后有人或障碍物3时（不论固定目标还是移动目标），该超超声波信号被反射回来，经接收器2转换成脉冲电压，由放大器进行信号放大并送入双稳态电路，以控制计数器在声波往返过程中所计数到的时钟脉冲个数，该计数到的时钟脉冲个数（脉冲信号）送至LED四位数码管显示器显示，与此同时，双稳态电路输出的阶跃波信号电压启动报警电路警铃报警。由于发射器1开始发射超声波信号与接收器2接收到回波期间，计数器计数到的时钟脉冲个数与障碍物和接收器之间的距离及声波速度有关，适当选择参数即可实施LED四位数码管显示器直接显示障碍物与车头（或车尾）距离。

在本实用新型电原理图图2中，1是发射器，2是接收器，3是前进或倒车测距转换开关。发射器1和接收器2置于车和／或置于车尾（为使不同型号的机动车，特别是车宽范围大的机动车在车宽范围内均能测到人或障碍物，在车尾可置两付超声波换能器，即发射器1采用两只并联，接收器2采用两只并联）。各元器件的连接关系如图所示，其中主要元器件均采用IC集成电路。集成电路IC₁是由N₁、N₂、N₃、N₄、N₅、N₆组成的六倒相缓冲转换器（采用CD4049），它与发射器1接成全桥式电路，构成发射电路。集成电路IC₂（CD4093），是由N₇、N₈、N₉、N₁₀组成的二输入四与非门施密特触发器（双稳态电路），其中N₇与其外接电阻R₁、R₂，电位器W₁，电容C₂二极管D₄构成振荡器电路，N₈、N₉、N₁₀构成双稳态电路。集成电路IC₃（7805）为三端稳压器，组成5V稳压电源。集成电路IC₄（CD4060）为14位串行二进制计数／分频／振荡器，构成计数器电路。集成电路IC₅（LM324）是由A₁、A₂、A₃、A₄组成的四运算放大器（电路中只用A₁、A₃、A₄），其中A₃与外接电阻R₇、R₈，电容C₉，C₁₄构成放大器电路，A₁用作电压比较器，A₄用作电压跟随器，集成电路IC₆（CD4030）是一四异或门电路（电路中只用N₁₁），用作计数器外围控制电路。集成电路IC₇（CD393）是由A₅、A₆组成的双比较器，用作状态控制。集成电路IC₈（CM225）为计数、译码、锁存、驱动四合一电路，用作计数器电路。集成电路IC₉（7555）和IC₁₀（7555）均为单时基电路，构成警铃报警电路。本实用新型采用9V叠层电池供电，S₁为电源开关，S₂为测距转换开关。本机工作时，先合S₁，再合S₂（其中S_2－1－为倒车测距，S_2－2－为前进测距），则9V电池压电直接加至IC₁的电源脚1，IC₅的电源脚4，IC₇的电源脚8，为其提供工作电压。为使IC₅的工作电压稳定，加入了旁路电容C₄；另外9V电池电压经C₃滤除脉动电压成份后，经IC₃三端稳压器稳压后，输出直流5V电压，第一路经C₅、C₆滤波后，供给IC₂、IC₄、IC₆的第14脚、16脚、14脚以工作电压，第二路经R₁₄、C₁₃滤波后供给IC₈的第1脚工作电压，第三路经R₄、R₅分压，由C₇滤波后，加至A₄的第12脚，A₄组成电压跟随器，由14脚输出2.5V直流电压，一方面用作IC₅运算放大器A₁的基准电压，一方面用作超声波接收器2的工作电压。此时IC₄的第16脚获5V的额定工作电压，IC₄起振。由于超声波在正常大气压下以每秒334米的速度传播，通过调整W₂与R₁₁、C₁₀组成的振荡回路，将振荡频率设定在16.7KHZ，该时钟信号输至IC₈的第32脚（CNT），则IC₈中的计数器计数到的1个脉冲时间（时钟周期）恰好等于声波前进1cm及返回1cm所需时间，也就是说计数器计数到的1个脉冲表示1cm的距离，因而计数器计数到的时钟脉冲个数正好等于发射器或接收器（两者在同一平面内）与目标之间以厘米（cm）计算的实际距离。又IC₄输出脚2（Q₁₂）的分频输出信号为2HZ的同步脉冲信号，它输至IC₈的33脚（），保证IC₈正常计数，同时该同步脉冲信号又经C₁₁，R₂形成充放电回路，当其处于高电平时，（约5V），一方面使IC₅的集成运算放大器A₁的同向输入端3处于高电平，而A₁反向输入端2为设定的基电压2.5V，A₁翻转，输出一个高电平至IC₇的A₅同向输入端3，而此时接收器2还没有收到声波回波，故A₅的反向输入端2为低电平，因此A₅输出端1为高电平，同时IC₂的与非门N₈两输入端也为高电，故IC₂的另两个与非门N₉，N₁₀组成的双稳态电路（施密特触发器）输出端10为高电平，该高电平加至IC₈31脚（）使IC₈允许计数；同时高电平经C₁₂、R₁₃充放电回路输至IC₆的异或门N₁₁的输入端1（输入端2接地），使输出端3为高电平，该高电平供给IC₈的34脚（），保证IC₈处于计数状态；另一方面IC₄的Q₁₂输出的2HZ同步脉冲信号经C₁₁、R₂充放电回路输至IC₂的与非门N₇，调整W₁配合设定的R₁、C₂组成的振荡回路，使其与超声波发射器1谐振，此时输出功率最大，而连续振荡的周期则由Q₁₂输出的2HZ同步脉冲信号经C₁₁、R₂组成的充放电时间常数控制在0.4ms（即16个脉冲），连续振荡的频率约39.8KHZ，在时序上均由Q₁₂输出的2HZ同步脉冲高电平时保证。集成电路IC₁的六个倒相缓冲转换器（N₁、N₂、N₃、N₄、N₅、N₆）输出接成全桥式，使发射器1上的有效电压加倍，C₁则阻塞输入信号中的直流成份。IC₁第9脚（N₄）直接接到9V电池电压，是为了使触发脉冲取得最大能量。至此，整个电路完成超声波信号发射过程及时钟脉冲的计数过程。