专利名称：自动吸尘器的多路超声波障碍物检测电路的制作方法
技术领域：
属传感器技术与家用电器技术领域。
背景技术：
自动吸尘器完全不同于传统吸尘器，采用高容量的可充电电池作为能量来源，是 可以自主移动，自动吸尘，自动清洁房间地面的新兴家电。为了保护吸尘器自身，同时不破 坏家庭环境，自动吸尘器必须具有障碍物检测功能。 目前，存在两种方式进行障碍物检测超声波测距技术和红外测距技术。红外线检 测主要是通过检测反射回来的红外线能量来计算距离；超声波测距是通过测量超声波在障 碍物与检测探头之间的传播时间来计算距离。红外检测技术具有反应速度快，无�：Γ鄹� 低廉的特点，但是对于深色材质的障碍物，由于红外光能量被大量吸收，反射红外光能量很 �。觳馔崾О�。而超声波进行障碍物检测具有许多有点，比如不受障碍物表面颜色的 影响，同时覆盖范围广，在半个圆周的范围内可以设置较少的探头。
发明内容本发明采用检测超声波的渡越时间方法测量障碍物距离，为自动吸尘器提供一种 结构简单，价格低廉，性能可靠，易于实现的解决方案。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 自动吸尘器的多路超声波障碍物检测电路，包含能执行数据采集算法的单片机l，
发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路。 所述的单片机l，通过软件算法产生交流信号2 ; 所述发射路选电路，包括与所述交流信号2连接的电阻R0，与所述电阻R0连接的 模拟多路开关3，所述模拟多路开关3连接所述单片机1的控制信号，将所述交流信号2输 出给所述信号发射阵列； 所述信号发射阵列，包括至少一个超声波发射探头，所述超声波发射探头的正极 接所述模拟多路开关3的模拟通道，负极接地，所述超声波发射探头的正负极并联一个电 阻； 所述信号接收阵列，包括至少一个超声波接收探头，所述超声波接收探头的负极 接地，正极连接所述接收路选电路的模拟通道； 所述接收路选电路，包括与所述信号接收阵列连接的模拟多路开关21，所述模拟 多路开关21连接所述单片机1的控制信号，将所述信号接收阵列的模拟信号输送到所述模 拟多路开关21的公共端，所述模拟多路开关(21)的公共端与一端接地的电阻R9连接； 所述的信号处理电路，包括与所述的模拟多路开关21的公共端连接的两级放大 滤波电路22，与所述的两级放大滤波电路22连接的积分电路23，以及与所述的积分电路23 连接的比较器电路24，所述的比较器电路24的输出连接所述的单片机1的端口，还包括参 考电压发生器25。[0013] 所述的发射路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。 所述的接收路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。 实施本实用新型的积极效果是检测超声波的渡越时间方法测量障碍物距离，电路 结构简单，工作可靠，性能稳定，通过精心设计减少了电路器件，降低成本。
图1是自动吸尘器的发射路选电路原理图； 图2是自动吸尘器的信号发射电路原理图； 图3是自动吸尘器的信号接收电路原理图； 图4是自动吸尘器的接收路选电路原理图； 图5是自动吸尘器的信号处理电路原理具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。 参照图1-5，自动吸尘器的多路超声波障碍物检测电路，包含能执行数据采集算法 的单片机l，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路。 所述的单片机l，通过软件算法产生交流信号2。 所述的发射路选电路，包括与所述交流信号2连接的电阻R0，与所述电阻R0连接 的模拟多路开关3，所述的模拟多路开关3连接所述的单片机1的通道选择信号A0、 Al、 A2 和使能信号SEN。当使能信号SEN为低电平时，改变通道选择信号A0、 Al、 A2的数值，可以 将交流信号2分别输送给模拟通道X0、 XI.....X7。 所述信号发射阵列，包括至少一个超声波发射探头，所述的超声波发射探头的正 极接所述模拟多路开关3的模拟通道X0、X1 、. . . . X7，负极接地。以超声波发射探头4为例， 电阻Rl并联在超声波发射探头4的正负极，超声波发射探头4负极接地，正极连接模拟多 路开关3的模拟通道X0。 所述信号接收阵列，包括至少一个超声波接收探头，所述超声波接收探头的负极 接地，正极连接所述的接收路选电路。以超声波接收探头13为例，超声波接收探头13负极 接地，正极连接模拟多路开关21的模拟通道X0。 所述接收路选电路，包括与所述的信号接收阵列连接的模拟多路开关21，所述模 拟多路开关21连接所述单片机(1)的通道选择信号A0、A1、A2和使能信号SEN。当使能信
号SEN为低电平时，改变通道选择信号A0、 Al、 A2的数值，可以将模拟通道X0、 XI.....X7
的信号UR0、UR1、. . . . UR7输送至模拟多路开关21的公共端。所述模拟多路开关21的公共 端与一端接地的电阻R9连接。 所述信号处理电路，包括与所述模拟多路开关21的公共端连接的两级放大滤波 电路22，与所述两级放大滤波电路22连接的积分电路23，以及与所述积分电路23连接的 比较器电路24，所述比较器电路24的输出连接所述单片机1的端口，还包括参考电压发生 器25。 参考电压发生器25包括，电阻R28和电阻R29对电源VCC进行分压，获得的电压 连接运放29的同相端，运放29的反相端连接输出端，构成电压跟随器，输出参考电压VREF。[0030] 两级放大滤波电路22包括，模拟多路开关21的公共端输出的信号SIGNAL连接电 容Cl，电容Cl另一端连接到由运放26，电阻R17， R18， R19和电容C2组成的反相放大滤波 电路；运放26的输出端通过电容C3连接到由运放27，电阻R20，R21，R22和电容C4组成的 反相放大滤波电路。 积分电路23包括，阳极连接运放27输出端的二极管Dl，其阴极通过电阻R23接 地，并连接由电阻R24和电容C5组成的低通滤波器，低通滤波器输出信号给比较器电路24。 比较器电路24包括，电阻R25连接运放28的同相端，同时连接来自积分电路23 的输出信号；电阻R26和电阻R27对电源VCC分压以后，连接运放28的反相端，运放28的 输出端连接单片机l的端口。 所述发射路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。所述接收路选电路，可以设 置至少一个模拟多路开关。这样可以增加超声波发射及接收通道的数量，提高超声波检测 的覆盖范围。
权利要求自动吸尘器的多路超声波障碍物检测电路，包含能执行数据采集算法的单片机(1)，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路，其特征是所述的单片机(1)，通过软件算法产生交流信号(2)；所述的发射路选电路，包括与所述交流信号(2)连接的电阻R0，与所述电阻R0连接的模拟多路开关(3)，所述模拟多路开关(3)连接所述单片机(1)的控制信号，将所述交流信号(2)输出给所述的信号发射阵列；所述的信号发射阵列，包括至少一个超声波发射探头，所述的超声波发射探头的正极连接所述的模拟多路开关(3)的模拟通道，负极接地，所述的超声波发射探头的正负极并联一个电阻；所述的信号接收阵列，包括至少一个超声波接收探头，所述的超声波接收探头的负极接地，正极连接所述的接收路选电路；所述的接收路选电路，包括与所述的信号接收阵列连接的模拟多路开关(21)，所述模拟多路开关(21)连接所述的单片机(1)的控制信号，将所述信号接收阵列的模拟信号输送到所述模拟多路开关(21)的公共端，所述模拟多路开关(21)的公共端与一端接地的电阻R9连接；所述的信号处理电路，包括与所述的模拟多路开关(21)的公共端连接的两级放大滤波电路(22)，与所述的两级放大滤波电路(22)连接的积分电路(23)，以及与所述的积分电路(23)连接的比较器电路(24)，所述的比较器电路(24)的输出连接所述的单片机(1)的端口，还包括参考电压发生器(25)。
2. 根据权利要求1所述的自动吸尘器的多路超声波障碍物检测电路，其特征是所述 的发射路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。
3. 根据权利要求1所述的自动吸尘器的多路超声波障碍物检测电路，其特征是所述 的接收路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。
专利摘要一种自动吸尘器的多路超声波障碍物检测电路，包含能执行数据采集算法的单片机，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路。单片机通过软件算法产生交流信号；交流信号通过发射路选电路，分别输出给信号发射阵列的多组超声波发射探头；信号接收阵列，包括至少一个超声波接收探头，可以将超声波信号转换成电信号，电信号连接接收路选电路的模拟通道；接收路选电路将多路电信号送到信号处理电路，信号处理电路包括两级放大滤波电路，积分电路，比较器电路，比较器电路的输出连接所述单片机的端口，还包括参考电压发生器。发射路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。接收路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。本专利采用检测超声波的渡越时间方法测量障碍物距离，实施本专利后，可以大大减少电路器件，降低成本，并且检测精度满足系统要求，工作可靠，稳定。
文档编号G01S15/08GK201469184SQ200920304059
公开日2010年5月19日 申请日期2009年6月6日 优先权日2009年6月6日
发明者刘瑜, 潘亚君 申请人:潘亚君
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