专利名称：超声波感应模块的制作方法
超声波感应模块
技术领域：
本发明涉及超声波传感器应用技术领域，尤其涉及超声波感应模块。背景技术：
目前，超声波传感器应用领域十分广泛，如安防产品、玩具产品、工业设备控制 等上面，用来检测人体或物体移动信号，超声波传感器在这些产品上的应用除了设计 人员对传感器本身特性了解之外，还需要针对产品设计相应的电路才能达到使用的目 的。为使超声波传感器使用简单化，本发明将超声波传感器，电源稳压电路，感应信
号放大电路，单片机控制输出电路等集成到一块46*19咖平面长方形电路板上，设计 成超声波感应模块。模块功耗3.5mA，使用6-20V直流电源，可用于玩具，节能电器， 安防，自动控制等领域。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种超声波感应模块，以达到使用方便、便于二次开发 的目的。
为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案
一种超声波感应模块，其特征在于，该模块包括设置于同一电路板的低功耗稳压 器HT7150、超声波发射头、超声波接收头、信号放大IC-LM358、信号处理单片机 HT48R05A等。
优选地，所述电路板上还设有定位螺丝孔、电源输入和信号输出端口。 优选地，所述电路板为46*19咖平面长方形电路板。
其中，所述超声波发射头、超声波接收头处于电路板正中心的两边，在电路板的 另一面。
其中，所述四个定位螺丝孔位于电路板的四个脚上，直径为2毫米。 其中，所述电源输入和信号输出端口位于电路板正轴心偏下。 其中，所述低功耗稳压器在电路板右下角。
从以上技术方案可以看出，本发明将信号放大IC-LM358(3)，信号处理单片机(5)， 单片机振荡(6),低功耗稳压器(7)。超声波发射头(8),超声波接收头(9)等电子 元器件集成到一块46*19鹏的电路板上，组成电路模块。模块功耗3.5mA，使用6-20V直流电源，感应到的信号可作为电平信号使用或直接驱动负载，使用简单，可广泛用 于人体感应玩具、感应灯具、感应节能电器、自动摄像设备和自动人体感应控制设备 等。
图1为本发明超声波感应模块的基本框图2为本发明超声波感应模块的具体电路图3为本发明超声波感应模块实施封装图4为本发明超声波感应模块信号应用电路图5为本发明超声波感应模块直流应用电路图；.
图6为本发明超声波感应模块交流应用电路具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行描述。
如图1 图6所示，
其工作过程和原理是，6-20V的直流电源经过HT7150.稳压滤波后，供单片机 HT48R05A、超声波接收信号放大IC-LM358工作。 l超声波信号的产生实施
超声波在空气中的传播速度为340m/S，单片机通过计算超声波从发射到返回的时 间，可以知道被测物体或人体与超声波感应模块的距离，然后由单片机输出高电平控 制信号。
单片机HT48R05A振荡使用4M石英晶振,将4M频率用指令延时的方法产生40Khz， 占空比为50%的超声波信号，由18脚经过C2耦合到超声波发射头T,将超声波定向发 射出去。单片机每次发射20个超声波脉冲，共计时间为500uS，经过500uS延时后， 启动单片机内部定时器开始计时，在设定的时间(距离)内，单片机的9脚如果有中 断信号，说明被测范围内有物体或人体出现。单片机经过3次同样方式的探测，再次确定目标后，将5V高电平控制信号由K14输出。单片机的l脚用来判断中断信号是否 结束，使单片机再次发射下一组超声波信号。 2超声波返回信号的放大实施
在设定的时间(距离)内，被测范围内如果没有物体或人体出现，超声波接收头 R接收不到返回的超声波信号，信号放大电路输出的噪声信号不能使Q2导通，因此不 会产生单片机中断信号。
在设定的时间(距离)内，被测范围内如果有物体或人体出现，超声波接收头R 接收到返回的超声波信号，此信号经过C5耦合到Q1的基极进行信号预放大，之后经 过C6 R4将信号耦合到LM358的第一级运放中进行信号放大，由C8 R8耦合到LM358 第二级运放中进行信号放大。R6 R7是两级运放的偏置电阻，C7为旁路电容。信号由 C9耦合到由D2 D3组成的检波器检波，经过CIO R17滤波后，信号由R10输入到Q2 的基极，控制Q2导通，给单片机产生外部中断信号。
3单片机工作和信号处理实施
HT48R05A是具有I/O功能的工业级单片机，本发明使用4Mhz晶体振荡器，由接 在单片机13 14脚上的Y完成，11脚接R15C12给单片机提供上电复位。单片机8脚 接地，12脚接5V电源。
单片机9脚是外部中断输入口，以外部中断方式控制单片机内部的定时器工作。1 脚设为信号输入，通过R12接Q2的集电极，用来判断中断信号是否结束。感应信号由 单片机4脚接R14以5V高电平方式输出。
单片机9脚通过R13接Q2的集电极，在没有超声波返回信号时，Q2处于截止状 态，Q2的集电极为5V高电位。当有超声波返回信号时，Q2由截止变为导通状态，Q2 的集电极由5V高电位变成0.5V低电位，在Q2的集电极电位由高到低的变化过程中， 触发单片机外部中断。单片机每次发射20个超声波脉冲信号，共计时间为500uS,由于超声波发射头发射超声波信号后会产生阻尼振荡，需要延时500uS，用来消除超声 波发射头产生的阻尼振荡效应，然后再启动单片机内部定时器开始计时，在设定的时 间(距离)内，单片机的9脚如果有中断信号，说明被测范围内有物体或人体出现， 单片机检测1脚中断信号是否结束，当Q2的集电极由0. 5V高电位变成5V时，确定中 断信号结束，单片机将定时器RAM时间处理后，再次发射20个超声波脉冲信号，单 片机经过3次和上面同样方式的探测，确定目标存在后，将高电平控制信号由R14输 出。
本发明属近距离探测型模块，设定探测距离为1.5米以内。在此距离内，探测到 有人体或物体，单片机输出5V高电平信号，当人体或物体离开后，延时0.2秒钟，停 止5V高电平信号输出。 本发明的超声波感应模块具有特点
1、 小体积使用1.2mra双面玻纤电路板，贴片电子元器件。成品模块外形 46丰19ram+19咖o
2、 低功耗模块功耗3.5mA。
3、 宽电源使用直流6 20V电压。
4、 使用简单电源+、电源-、信号，只有三条引线，具体应用如图4、图5、图 6所示。
以上所述实施例仅表达了发明型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于 本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1、一种超声波感应模块，其特征在于该模块电路板使用1.2mm双面玻纤电路板，外形尺寸46*19mm(1)，包括设置于同一电路板的定位螺丝(2)，信号放大IC-LM358(3)，信号输出和电压输入(4)，信号处理单片机(5)，单片机振荡(6)，低功耗稳压器(7)。另一面有超声波发射头(8)，超声波接收头(9)等电子元器件。6-20V直流电源，经过低功耗稳压器(7)进行稳压滤波后，提供给整个模块工作。超声波发射头(8)在单片机的控制下定时向外发射频率为40Khz的超声波，在设定的探测距离内，有人体或物体遮挡，超声波会返回，超声波接收头(9)将接收到的返回信号，经过Q1放大后，再经过LM358的两级运放放大，由D2、D3进行信号检波，再由C10、R17滤波后，由R10耦合到Q2的基极，控制Q2的导通，由Q2完成由超声波感应信号到电平信号的转换，Q2的集电极接单片机的1脚和9脚，9脚是单片机外部中断人口。单片机以外部中断方式计算超声波信号从发出到返回的时间，判断感应范围内是否有人体或物体，并以高电平方式将信号输出。
2、 根据权利要求1所述的超声波感应模块，其特征在于 所述该模块电路板上还设有定位螺丝孔(2)、电源输入和信号输出端口 (4)。
3、 根据权利要求1所述的超声波感应模块，其特征在于，所述使用1.2mm双面玻 纤电路板，电路板为46*19咖平面长方形。
4、 根据权利要求1所述的超声波感应模块，其特征在于，所述另一面有超声波发 射头(8),超声波接收头(9)，直径各为16毫米，以对称方式位于线路板左右两边， 超声波发射头(8)，超声波接收头(9)相距29mm。
5、 根据权利要求1所述的超声波感应模块，其特征在于，所述定位螺丝孔(3)位 于电路板4个脚上，直径为2毫米。
6、 根据权利要求1所述的超声波感应模块，其特征在于，所述电源输入和信号输 出端口 (4)位于电路板正轴心偏下，用标准间距为2. S4mm直针输出。
全文摘要
本发明公开了一种超声波感应模块，用超声波传感器来检测人体或物体的移动的电路板。该模块包括设置于同一电路板的低功耗稳压器(7)、超声波发射头(8)、超声波接收头(9)、信号放大IC(3)、信号处理单片机(5)等电子元器件，6-20V直流电源，经过低功耗稳压器(7)稳压滤波后，提供给整个模块工作。超声波发射头(8)在单片机的控制下定时向外发射频率为40Khz的超声波，在设定的探测距离内，有人体或物体遮挡，超声波会返回，超声波接收头(9)会接收到返回的超声波信号。通过计算超声波从发射到返回的时间，得知被测物体或人体到模块的距离。本发明超声波感应模块，外形尺寸46*19mm，功耗3.5mA，使用6-20V直流电源，可用于玩具，节能电器，安防，自动控制等领域。
文档编号G01S15/02GK101446640SQ200710124750
公开日2009年6月3日 申请日期2007年11月26日 优先权日2007年11月26日
发明者武光杰 申请人:武光杰