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申请/专利权人：黑龙江省科学院智能制造研究所

摘要：一种超声波避障检测电路。超生波传感器检测距离受环境因素影响大。本发明的一种超声波避障检测电路，发射电路（1）包含方向选择电路（11）、信号发射电路（12）；输出电路（2）包含信号接收电路（21）、一级放大电路（22）、二级放大电路（23）、信号比较电路（24）；方向选择电路（11）控制线的一端与MOSFET阵分别连接，方向选择电路（11）信号线的一端分别连接信号发射电路（12）的输入端；信号比较电路（24）的输入端分别与标准电压电路和二级放大电路（23）的输出端相连；二级放大电路（23）的输入端与一级放大电路（22）的输出端相连；一级放大电路（22）的输入端与信号接收电路（21）的输出端相连。本发明对比现有的超声波避障方式反映速度随超声波点数增加成倍数增长，判断精度高。

主权项：1.一种超声波避障检测电路，其特征在于，它包含发射电路（1）和接收电路（2）两部分；发射电路（1）包含方向选择电路（11）、信号发射电路（12）；接收电路（2）包含信号接收电路（21）、一级放大电路（22）、二级放大电路（23）、信号比较电路（24）；方向选择电路（11）控制线的一端与主控芯片控制a引脚、控制b引脚相连，另一端与MOSFET阵分别连接，方向选择电路（11）信号线的一端与主控芯片信号a引脚、信号b引脚相连，另一端分别连接信号发射电路（12）的输入端；信号比较电路（24）的输入端分别与标准电压电路和二级放大电路（23）的输出端相连，信号比较电路（24）的输出端与主控芯片接收a引脚、接收b引脚相连；二级放大电路（23）的输入端与一级放大电路（22）的输出端相连；一级放大电路（22）的输入端与信号接收电路（21）的输出端相连；所述的方向选择电路（11）由第一反相器（U10）、第二反相器（U11）和MOSFET阵组成，MOSFET阵包括第一MOSFET（Q10）、第二MOSFET（Q11）、第三MOSFET（Q12）、第四MOSFET（Q13）、第五MOSFET（Q14）和第六MOSFET（Q15）；第一反相器（U10）分别与第一MOSFET（Q10）、第二MOSFET（Q11）相连组成一级选择电路；第二反相器（U11）分别与第三MOSFET（Q12）、第四MOSFET（Q13）、第五MOSFET（Q14）、第六MOSFET（Q15）相连组成二级选择电路；所述的信号发射电路（12）由第七MOSFET（Q20）、第八MOSFET（Q21）、第九MOSFET（Q22）、第十MOSFET（Q23）、第三反相器（U12）、第四反相器（U13）、第五反相器（U14）、第六反相器（U15）、第七反相器（U16）、第八反相器（U17）、第九反相器（U18）、第十反相器（U19）、第一超声波发生器（F10）、第二超声波发生器（F11）、第三超声波发生器（F12）、第四超声波发生器（F13）构成；第一超声波发生器（F10）与第四反相器（U13）、第三反相器（U12）、第七MOSFET（Q20）连接组成方向1发射电路；第二超声波发生器（F11）与第六反相器（U15）、第五反相器（U14）、第八MOSFET（Q21）连接组成方向2发射电路；第三超声波发生器（F12）与第八反相器（U17）、第七反相器（U16）、第九MOSFET（Q22）连接组成方向3发射电路；第四超声波发生器（F13）与第十反相器（U19）、第九反相器（U18）、第十MOSFET（Q23）连接组成方向4发射电路。

全文数据：一种超声波避障检测电路[0001]技术领域：本发明涉及一种超声波避障检测电路。[0002]背景技术：现阶段AGV避障使用的传感器主要有超声传感器、视觉传感器、红外传感器、激光传感PLPAjV寺〇[0003]视觉传感器通常是多个或者与其它传感器配合使用，通过算法得到物体的形状、距离等信息。视觉传感器的优点是探测范围广、获取信息丰富。缺点是图像处理计算量大，实时性差，对处理机要求高。并且不能检测透明障碍物的存在，抗干扰性差。[0004]红外传感器基于三角测量原理。红外传感器的优点是范围大，结构简单、价格较便宜。但测量时受环境影响很大，物体的颜色、方向、周围的光线都能导致测量误差，测量不够精确。[0005]激光传感器通过测距方式测量到被测物体的距离，判断障碍物的存在。脉冲激光器持续发出高频脉冲激光，投射到被测物体后返回，由光电探测器接收。根据发出信号与回收信号的时间间隔，测算出到目标的距离，判断出距离范围内是否存在障碍物。有反应快、精度高的优点，但多点使用，或多角度传感器造价昂贵。[0006]超生波传感器检测距离原理是测算发出超声波和回波的时间差，根据声速计算出与物体的距离，判定障碍物的存在。超声波在空气中的速度与温湿度有关，受环境因素影响大。但超声波使用成本低，使用简单，精度高等优点，使其成为解决避障问题的较优方案。[0007]智慧工厂物料调度车选用超声波壁障方式，并在超声波壁障过程中采集温度，光线等环境信息，综合计算弥补超声波测距时存在的误差。采用选取地址，同时触发、同时接收的方式，提高系统对障碍物的检测时间，避免时间盲区。这样的设计解决了视觉传感器、红外传感器、激光传感器所存在的缺点，又解决了现有的超声波传感器避障方式中所存在的受环境影响，轮询触发时间间隔等问题。[0008]发明内容：本发明的目的是提供一种超声波避障检测电路。[0009]上述的目的通过以下的技术方案实现：一种超声波避障检测电路，它包含发射电路和接收电路两部分;发射电路包含方向选择电路、信号发射电路;输出电路包含信号接收电路、一级放大电路、二级放大电路、信号比较电路；方向选择电路控制线的一端与主控芯片控制a引脚、控制b引脚相连，另一端与M0SFET阵分别连接，方向选择电路信号线的一端与主控芯片信号a引脚、信号b引脚相连，另一端分别连接信号发射电路的输入端;信号比较电路的输入端分别与标准电压电路和二级放大电路的输出端相连，信号比较电路的输出端与主控芯片接收a引脚、接收b引脚相连;二级放大电路的输入端与一级放大电路的输出端相连;一级放大电路的输入端与信号接收电路的输出端相连。[0010]有益效果：物料调度车避障系统由多点超声波传感器组成，多点超声波传感器可根据避障的安全距罔调整超声波发射夹角，可根据环境变化选择触发编号，并实现同时触发，同时接收的方式减少多超声波传感器同时使用的时间延时和相互干扰的问题，在避障算法的处理中加入环境干扰信息的采集，增加超声波传感器避障时的探测精度。[0011]物料调度车的避障是借助超声波传感器测距来实现的，超声波传感器发出到接收经历时间t，超声波在空气中传播速度V，物料调度车距离障碍物距离dd=vt2^^d设定为物料调度车规避障碍范围，可得出测量时间t的范围，在范围t内有响应既有障碍物存在。[0012]在避障电路中过程中加入测温电路，根据温度与速度V的关系调整算法中V的取值，消除温度对物料调度车避障的影响。[0013]在避障电路中加入感光模块，根据光线大小对超声波发散角大小的影响，调整三角函数算法取值，选择工作超声波序号，避免回波相互干扰。确定障碍物距离，减小物料调度车避障的误差。[0014]在避障电路中加入触发模块，实现同时触发，同时接收，消除多点测量先后触发的时间影响和相互干扰。[0015]本发明在性能上物料调度车对比其他避障方式更加灵敏准确，对比现有的超声波避障方式反映速度随超声波点数增加成倍数增长。精度经过校准算法后，明显减少错误动作的发生。在成本上，对比激光传感器、视觉传感器超声波传感器成本更低，该物料调度车所采用的控制方式，可以使传感器的安装更加方便快捷，不需要严苛的安装位置角度。各传感器可实现模块化，对于检测角度，点数可以灵活修改，该方法还可以实现模块化移植。[0016]附图说明：附图1是本发明的电路原理结构示意图。[0017]具体实施方式：具体实施方式一：本实施方式的一种超声波避障检测电路，它包含发射电路1和接收电路2两部分;发射电路1包含方向选择电路11、信号发射电路12;输出电路2包含信号接收电路21、一级放大电路22、二级放大电路23、信号比较电路24;方向选择电路11控制线的一端与主控芯片控制a引脚、控制b引脚相连，另一端与MOSFET阵分别连接，方向选择电路11信号线的一端与主控芯片信号a引脚、信号b引脚相连，另一端分别连接信号发射电路12的输入端;信号比较电路24的输入端分别与标准电压电路和二级放大电路23的输出端相连，信号比较电路24的输出端与主控芯片接收a引脚、接收b引脚相连;二级放大电路23的输入端与一级放大电路22的输出端相连;一级放大电路22的输入端与信号接收电路21的输出端相连。[0018]具体实施方式二：与具体实施方式一不同的是，本实施方式的一种超声波避障检测电路，所述的方向选择电路11由第一反相器U10、第二反相器U11和MOSFET阵组成，MOSFET阵包括第一MOSFET图中件号为Q10、第二MOSFET图中件号为Q11、第三MOSFET图中件号为Q12、第四MOSFET图中件号为QI3、第五MOSFET图中件号为Q14和第六MOSFET图中件号为Q15;第一反相器U10分别与第一MOSFET图中件号为Q10、第二MOSFET图中件号为Ql1相连组成一级选择电路；第二反相器U11分别与第三MOSFET图中件号为Q12、第四MOSFET图中件号为Q13、第五MOSFET图中件号为Q14、第六MOSFET图中件号为Q15相连组成二级选择电路。[0019]具体实施方式三：与具体实施方式二不同的是，本实施方式的一种超声波避障检测电路，所述的信号发射电路12由第七MOSFET图中件号为Q20、第八MOSFET图中件号为Q21、第九MOSFET图中件号为Q22、第十MOSFET图中件号为Q23、第三反相器U12、第四反相器U13、第五反相器U14、第六反相器U15、第七反相器U16、第八反相器U17、第九反相器U18、第十反相器U19、第一超声波发生器F10、第二超声波发生器F11、第三超声波发生器F12、第四超声波发生器F13构成；第一超声波发生器F10与第四反相器U13、第三反相器U12、第七MOSFET图中件号为Q20连接组成方向1发射电路;第二超声波发生器F11与第六反相器U15、第五反相器U14、第八MOSFET图中件号为Q21连接组成方向2发射电路;第三超声波发生器F12与第八反相器U17、第七反相器U16、第九MOSFET图中件号为Q22连接组成方向3发射电路;第四超声波发生器F13与第十反相器U19、第九反相器U18、第十MOSFET图中件号为Q23连接组成方向4发射电路。[0020]具体实施方式四：与具体实施方式三不同的是，本实施方式的一种超声波避障检测电路，所述的信号接收电路21由第一超声波接收器F20、第二超声波接收器F21、第三超声波接收器F22、第四超声波接收器F23、加法器U20构成;加法器U20分别与第一超声波接收器F20、第二超声波接收器F21、第三超声波接收器F22、第四超声波接收器F23高电平输出端相连组成接收电路。[0021]具体实施方式五：与具体实施方式四不同的是，本实施方式的一种超声波避障检测电路，所述的一级放大电路22由第一运放U21、第一电阻R10、第二电阻R11、第三电阻R12、第四电阻R13、第五电阻R14、第一电容C10构成;第四电阻R13和第五电阻R14组成分压电路;第一运放U21分别连接第一电阻R10、第二电阻R11、第四电阻R13、第五电阻R14、第一电容C10组成放大电路;第一电阻R12与信号接收电路21输出端相连;第二电阻R11与二级放大电路23输入端相连。[0022]具体实施方式六：与具体实施方式五不同的是，本实施方式的一种超声波避障检测电路，所述的二级放大电路23由第二运放U22、运第三放U23、第六电阻R20、第七电阻R21、第八电阻R22、第九电阻R23、第十电阻把4、第二电容C2〇、第三电容C21、第四电容C22构成;第二运放U22和第三运放U23组成双运放放大电路;第二运放U22分别与第六电阻R20、第七电阻R21、第八电阻R22、第二电容C20、第三电容C21相连接;第三运放U23分别与第四电阻則3、第五电阻則4、第九电阻R23、第十电阻R24、第四电容C22相连接。[0023]具体实施方式七：与具体实施方式六不同的是，本实施方式的一种超声波避障检测电路，所述的信号比较电路24由第四运放U24、第十一电阻R30、第十二电阻R31、第十三电阻R32、第十四电阻R33、第十五电阻R34、第十六电阻R35、第十七电阻R36、第十八电阻R37、第十九电阻R38、第四电容C30、第五电容C31、三极管奶〇构成;第四运放似4分别与第十一电阻R3〇、第十二电阻R：31二第十二电阻R：32、第十四电阻R33、第十五电阻R:34、第四电容C3〇、第五电容C31相连接组成标准电压电路;弟四运放U24分别与第十七电阻R36、第十八电阻R37、第十九电阻R38、三极管Q30相连接组成被测电压电路。

权利要求：1.一种超声波避障检测电路，其特征在于，它包含发射电路（1和接收电路2两部分；发射电路（1包含方向选择电路（11、信号发射电路（12;输出电路2包含信号接收电路21、一级放大电路22、二级放大电路23、信号比较电路24;方向选择电路（11控制线的一端与主控芯片控制a引脚、控制b引脚相连，另一端与MOSFET阵分别连接，方向选择电路11信号线的一端与主控芯片信号a引脚、信号b引脚相连，另一端分别连接信号发射电路12的输入端;信号比较电路24的输入端分别与标准电压电路和二级放大电路23的输出端相连，信号比较电路24的输出端与主控芯片接收a引脚、接收b引脚相连;二级放大电路23的输入端与一级放大电路22的输出端相连;一级放大电路22的输入端与信号接收电路21的输出端相连。2.根据权利要求1所述的一种超声波避障检测电路，其特征在于所述的方向选择电路11由第一反相器（U10、第二反相器（U11和MOSFET阵组成，MOSFET阵包括第一MOSFETQ10、第二MOSFETQ11、第三MOSFETQ12、第四MOSFETQ13、第五MOSFETQ14和第六MOSFETQ15;第一反相器U10分别与第一MOSFETQ10、第二MOSFETQl1相连组成一级选择电路；第二反相器（U11分别与第三M0SFETQ12、第四M0SFETQ13、第五MOSFETQ14、第六MOSFETQ15相连组成二级选择电路。3.根据权利要求2所述的一种超声波避障检测电路，其特征在于所述的信号发射电路12由第七M0SFETQ20、第八M0SFETQ21、第九M0SFETQ22、第十M0SFETQ23、第三反相器U12、第四反相器U13、第五反相器U14、第六反相器U15、第七反相器U16、第八反相器U17、第九反相器U18、第十反相器U19、第一超声波发生器F10、第二超声波发生器FI1、第三超声波发生器F12、第四超声波发生器F13构成;第一超声波发生器F10与第四反相器U13、第三反相器U12、第七MOSFETQ20连接组成方向1发射电路;第二超声波发生器F11与第六反相器U15、第五反相器U14、第八M0SFETQ21连接组成方向2发射电路;第三超声波发生器F12与第八反相器U17、第七反相器U16、第九MOSFETQ22连接组成方向3发射电路;第四超声波发生器F13与第十反相器U19、第九反相器U18、第十MOSFETQ23连接组成方向4发射电路。4.根据权利要求3所述的一种超声波避障检测电路，其特征在于所述的信号接收电路21由第一超声波接收器F20、第二超声波接收器F21、第三超声波接收器F22、第四超声波接收器F23、加法器U20构成;加法器似0分别与第一超声波接收器F20、第二超声波接收器F21、第三超声波接收器F22、第四超声波接收器F23高电平输出端相连组成接收电路。5.根据权利要求4所述的一种超声波避障检测电路，其特征在于所述的一级放大电路22由第一运放U21、第一电阻R10、第二电阻R11、第三电阻R12、第四电阻R13、第五电阻R14、第一电容C10构成;第四电阻R13和第五电阻R14组成分压电路;第一运放U21分别连接第一电阻R10、第二电阻R11、第四电阻R13、第五电阻R14、第一电容C10组成放大电路;第一电阻R12与信号接收电路21输出端相连;第二电阻R11与二级放大电路23输入端相连。6.根据权利要求5所述的一种超声波避障检测电路，其特征在于所述的二级放大电路23由第二运放U22、运第三放①23、第六电阻R2〇、第七电阻R21、第八电阻R22、第九电阻R23、第十电阻RM、第二电容C2〇、第三电容C21、第四电容C22构成;第二运放（U22和第三运放（U23组成双运放放大电路；第二运放（U22分别与第六电阻R20、第七电阻R21、第八电阻R22、第二电容C20、第三电容C21相连接;第三运放U23分别与第四电阻（R13、第五电阻R14、第九电阻R23、第十电阻R24、第四电容C22相连接。7.根据权利要求6所述的一种超声波避障检测电路，其特征在于所述的信号比较电路24由第四运放似4、第i^一电阻R30、第十二电阻R31、第十三电阻R32、第十四电阻R33、第十五电阻RM、第十六电阻R35、第十七电阻R36、第十八电阻R37、第十九电阻⑽8、第四电容030、第五电容⑶）、三极管Q30构成;第四运放U24分别与第十一电阻（R3〇、第十二电阻（R31、第十三电阻（R32、第十四电阻（R33、第十五电阻RM、第四电容C3〇、第五电容CM相连接组成标准电压电路;第四运放①24分别与第十七电阻R36、第十八电阻RW、第十九电阻R38、三极管Q3〇相连接组成被测电压电路。

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