一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于公共汽车障碍物检测【技术领域】，公开了一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置。该公共汽车视觉盲区障碍物检测装置，在所述公共汽车的前端和后端各设置至少一个超声波传感器，每个超声波传感器朝向公共汽车车身外侧；所述每个超声波传感器的信号输出端设置有对应的一个超声波信号处理电路，所述每个超声波信号处理电路包括电压比较器、三极管和声音报警器，在每个超声波信号处理电路中，所述电压比较器的同相输入端电连接对应的超声波传感器的信号输出端，所述电压比较器的输出端电连接三极管的基极；所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极在串接声音报警器之后电连接直流电源。
【专利说明】一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于公共汽车障碍物检测【技术领域】，特别涉及一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置。
【背景技术】
[0002]在目前公共汽车具有庞大的车身，例如，普通公共汽车有9米长、2.5米高，空调车有11米长、2.8米高，这样，会给驾驶员造成视觉盲区，大量驾驶员反应公交车的左侧(尤其是车辆左转弯时)、正后方以及车前Im以内(对身高不足1.3m的儿童)的地方都是视觉盲区，这些盲区会造成驾驶员观测不到公共汽车周边的情况，从而造成碾压行人或电动车、自行车等事故的发生。
[0003]公共汽车前方的后视镜可以帮助驾驶员看到车身两侧周围的路况，但后视镜看不到车辆后方和前方的路况。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提出一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置。该公共汽车视觉盲区障碍物检测装置能够避免在公共汽车附近的行人或电动车、自行车等被碾压的情况发生。
[0005]为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。
[0006]一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置，在所述公共汽车的前端和后端各设置至少一个超声波传感器，每个超声波传感器朝向公共汽车车身外侧；
[0007]所述每个超声波传感器的信号输出端设置有对应的一个超声波信号处理电路，所述每个超声波信号处理电路包括电压比较器、三极管和声音报警器，在每个超声波信号处理电路中，所述电压比较器的同相输入端电连接对应的超声波传感器的信号输出端，所述电压比较器的输出端电连接三极管的基极；所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极在串接声音报警器之后电连接直流电源。
[0008]本实用新型的特点和进一步改进在于:
[0009]所述超声波传感器为T/R-40系列通用型超声波发射/接收传感器，所述电压比较器为LT311型电压比较器。
[0010]在所述公共汽车的外部左侧和外部右侧各设置至少一个超声波传感器。
[0011]所述一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置，还包括用于向每个超声波传感器、每个超声波信号处理电路提供直流电源的电源模块。
[0012]所述声音报警器固定在驾驶员操控台上。
[0013]本实用新型的有益效果为:本实用新型的公共汽车视觉盲区障碍物检测装置能够尽可能全面地检测车辆周围的所有路况，并且实现实时检测，更好地降低碾压事故的发生。
【专利附图】
【附图说明】[0014]图1为本实用新型的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置的电路结构示意图；
[0015]图2为本实用新型实施例的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置的超声波传感器发射端电路结构示意图；
[0016]图3为本实用新型实施例的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置的超声波传感器接收端电路结构示意图；
[0017]图4为本实用新型实施例的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置的超声波信号处理电路示意图；
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0019]参照图1，为本实用新型的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置的电路结构示意图。在公共汽车的前端、后端、外部左侧和外部右侧各设置至少一个超声波传感器，超声波传感器用于探测障碍物。设置的超声波传感器的个数可以根据公共汽车的车身尺寸进行设置，例如，在公共汽车的前端固定有第一超声波传感器、在公共汽车的后端固定有第二超声波传感器；其中，第一超声波传感器位于公共汽车的前端面的纵向中心线上，它离地面的高度在I米至1.5米之间；第二超声波传感器位于公共汽车后端面的纵向中心线上，它离地面的高度在I米至1.5米之间。在公共汽车的外部左侧和外部右侧各设置有3个超声波传感器，其中，位于公共汽车的外部左侧的3个超声波传感器处于同一水平高度(离地面的高度在I米至1.5米之间)，并且横向均匀设置在公共汽车的外部左侧；位于公共汽车的外部右侧的3个超声波传感器处于同一水平高度(离地面的高度在I米至1.5米之间)，并且横向均匀设置在公共汽车的外部右侧。每个超声波都包括一个发射端(用于向外发射超声波)，一个接收端(用于接收反射回来的超声波)。本实用新型实施例中，每个超声波传感器的接收端和发射端都朝向公共汽车车身外侧。
[0020]本实用新型实施例中，每个超声波传感器采用T/R-40系列通用型超声波发射/接收传感器，它由发射端(或称波发送器)、接收端(或称波接收器)和控制部分组成。若对发射端内谐振频率为40KHz的压电陶瓷片(双晶振子)施加40KHz高频电压，则压电陶瓷片就根据所加高频电压极性伸长与缩短，于是发送40KHz频率的超声波，其超声波以疏密形式传播(疏密程度可由控制电路调制)，遇到障碍物后返回给接收端。接收端是利用压力传感器所采用的压电效应的原理，即在压电元件上施加压力，使压电元件发生应变，则产生一面为“ + ”极，另一面为极的40KHz正弦信号。该正弦信号经过放大处理后，经超声波传感器的信号输出端向外输出。
[0021]结合图1，在每个超声波传感器的信号输出端设置有对应的一个超声波信号处理电路，每个超声波信号处理电路包括电压比较器、三极管和声音报警器，在每个超声波信号处理电路中，电压比较器的同相输入端电连接对应的超声波传感器的信号输出端(指超声波，电压比较器的反相输入端用于接入参考电压信号，电压比较器的输出端电连接三极管的基极。参考电压信号的幅值为设定值，例如为当障碍物位于超声波传感器前I米处时，超声波传感器信号输出端向外输出的正弦信号的电压值。本实用新型实施例中，电压比较器采用LT311型电压比较器，该电压比较器用于比较参考电压信号的电压幅值和超声波传感器信号输出端输出的正弦信号的电压值，并用于根据比较结果，向外输出相应的高低电平信号。当电压比较器的同相输入端的输入电压大于反相输入端的输入电压时，电压比较器的输出端输出高电平信号；反之，，电压比较器的输出端输出低电平信号。
[0022]超声波在空气中的传播速度为V，而根据发射超声波和接收超声波的时间差Λ t，就可以计算出发射点距障碍物的距离S，即:S=v.Λ t/2，根据分析可知:上式中的时间差Λ t与S密切相关，声波的振幅同时会随着S的增大而减小，能量随之减小，又由于超声波传感器能利用压电效应将作用在它上面的机械振动转换为相应的电信号，起到能量转换的作用，则当V和S —定时，超声波传感器能输出特定幅值的电压信号，这个电压信号的幅值就是电压比较器反相输入端参考电压的幅值(S为I米)。参考电压信号可以直接经分压电阻分压生成。另外，根据上述原理，当障碍物到超声波传感器的距离小于I米时，超声波传感器信号输出端的输出电压的幅值大于参考电压的幅值，电压比较器的输出端输出高电平信号；反之，电压比较器的输出端输出低电平信号。
[0023]结合图1，三极管的发射极接地，三极管的集电极在串接声音报警器之后电连接直流电源。三极管为NPN三极管。三极管起到一个开关的作用，当电压比较器输出的信号为低电平信号时，基极电流为0，三极管集电极电流为0，此时，三极管处于截止状态，声音报警器不工作；当电压比较器输出的信号为高电平信号时，基极电流较大，以至于三极管饱和，这时，声音报警器被接通，能够发出声音警报信号。声音报警器位于驾驶员操控台上(例如位于仪表盘上)，便于驾驶员听到声音警报，本实用新型实施例中，声音警报器采用语音警报器。
[0024]本实用新型实施例中，还包括用于向每个超声波传感器、每个超声波信号处理电路提供直流电源的电源模块(例如使用车用蓄电池)。在超声波传感器发射端的电源端设置有手动按钮，该手动按钮位于驾驶室操控台上(例如位于仪表盘上)。这样，驾驶员可以根据道路情况判断是否需要开启该公共汽车视觉盲区障碍物检测装置(通过按下手动按钮来实现)。
[0025]下面是本实用新型的一个具体实施例:
[0026]参照图2，为本实用新型实施例的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置的超声波传感器发射端电路结构示意图。在该超声波传感器发射端电路中，直流电源U的正极在串接手动按钮S后与第一电容Cl并联，直流电源U的正极在串接手动按钮S后电连接第一分压电阻Rl的一端和第二分压电阻R2的一端的公共节点，直流电源U的负极电连接第一三极管VTl的发射极、第二三极管VT2的发射极以及第一稳压二极管VDl的阳极的公共节点，T-40-16超声波换能器的一端电连接第一稳压二极管VDl的阴极和第一三极管VTl的基极的公共节点，T-40-16超声波换能器的另一端电连接第二分压电阻R2的另一端、以及第二三极管VT2的集电极的公共节点，第一三极管VTl的集电极电连接第一分压电阻Rl的另一端、以及第二三极管VT2的基极的公共节点。第一三极管VTl和第二三极管VT2为9013型三极管，第一稳压二极管VDl的型号为1N4148。第一三极管VTl和第二三极管VT2组成强反馈稳频振荡器，振荡频率等于T-40-16超声波换能器的共振频率。T-40-16超声波换能器是反馈耦合元件，对于电路来说又是输出换能器。T-40-16超声波换能器两端的振荡波形近似于方波，电压振幅接近电源电压。在第一三极管VTl基极上反接第一稳压二极管VDl到地能稳定基极电压。第一三极管VTl集电极所能达到的最大电流为UcZR1，第二三极管VT2集电极所能达到的最大电流为UciZR2，U0为直流电源U的电压值，R1为第一分压电阻Rl的电阻值，R2为第二分压电阻R2的电阻值。
[0027]电路接通电源(即手动按钮S闭合)后，通过第一分压电阻Rl以及第二分压电阻R2同时向第二三极管VT2以及第一三极管VTl提供基极偏置电流，使两个三极管进入放大状态。第一三极管VTl先工作，第一三极管VTl的集电极将电流放大，这个微小的放大将被第二三极管VT2放大并反馈到第一三极管VTl的基极，再经过第一三极管VTl的放大，形成连锁反应，迅速使第一三极管VTl集电极电流达到最大电流UcZR1，从而使第一三极管VTl进入饱和状态，此时第一三极管VTl相当于一个接通的开关。此时，第二三极管VT2集电极电流变为0，处于截止状态，第二三极管VT2相当于断开的开关，第一电容Cl通过第二三极管VT2放电，随着第一电容Cl的放电，由于有电源U的作用，第二三极管VT2的基极电压逐渐升高并开始导通进入放大区，电路中又会立刻出现连锁反应，第二三极管VT2迅速饱和，第一三极管VTl截止。这个时候电容Cl通过第一三极管VTl充电。这一充放电过程又会使第一三极管VTl重新饱和，第二三极管VT2截止。如此周而复始，形成振荡信号，此震荡信号通过超声传感器压电效应产生40KHZ的超声波。
[0028]参照图3，为本实用新型实施例的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置的超声波传感器接收端电路结构示意图。在该超声波传感器接收端电路中，直流电源U电连接第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端、以及第三电容C3的一端的公共节点,GND的地电位电连接第四三极管VT4的发射极、第二稳压二极管VD2的阳极、第三三极管VT3的发射极以及R-40-16压电元件的一端的公共节点，R-40-16压电元件的另一端电连接第三三极管VT3的基极、第三电阻R3的一端的公共节点，第三三极管VT3的集电极电连接第三电阻R3的另一端、第五电阻R5的另一端、以及第二电容C2的一端的公共节点,第二电容C2的另一端电连接第二稳压二极管VD2的阴极、第四三极管VT4的基极、以及第四电阻R4的一端的公共节点，第四电阻R4的另一端、四三极管VT4的集电极、以及第六电阻R6的另一端的公共节点电连接信号输出端U2。第三三极管VT3和第四三极管VT4为9018型三极管，第二稳压二极管VD2的型号为1N4148。
[0029]R-40-16压电元件采用压电效应的原理，当超声波在该压电元件上施加压力，使该压电元件发生应变，则产生正弦电压信号。此时产生的电压信号是比较微弱的，所以在电路中设置了第三三极管VT3和第四三极管VT4，通过对微弱的电压信号进行两级放大和调制，通过信号输出端U2输出电压信号。
[0030]R-40-16压电元件接在第三三极管VT3的基极和发射极之间，将其接收到的微弱的电压信号通过第三三极管VT3进行一级放大，第三三极管VT3的集电极又通过第二电容C2与第四三极管VT4的基极相连，第四三极管VT4再将电压信号进行二级放大，形成最终输出电压，其中第二电容C2在电路中起到过滤噪声、调制信号的作用。第三电阻R3和第四电阻R4分别为第三三极管VT3和第四三极管VT4提供基极电流。反接在第四三极管VT4基极与发射极之间的第二稳压二极管VD2能稳定第四三极管VT4的基极电压，稳定静态工作点。第三电容C3的可以起到保护直流电源的作用。
[0031]参照图4，为本实用新型实施例的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置的超声波信号处理电路示意图。超声波传感器的信号输出端U2电连接电压比较器M的同相输入端，电压比较器M的反相输入端电连接第七电阻R7的一端、以及第八电阻R8的一端的公共节点，电压比较器M的输出端电连接第三稳压二极管VD3的阴极、第九电阻R9的一端、以及第五三极管VT5的基极的公共节点，电压比较器M的负电源端、第八电阻R8的另一端、第三稳压二极管VD3的阳极、以及第五三极管VT5的发射极的公共节点接地，电压比较器M的正电源端、第七电阻R7的另一端、以及第九电阻R9的另一端的公共节点电连接直流电源U，第五三极管VT5的集电极在串接语音报警器T后电连接直流电源U。
[0032]电压比较器M的反相输入端的输入电压为参考电压，该参考电压值由第第七电阻R7和第八电阻R8的分压功能决定，选择合适阻值的第第七电阻R7和第八电阻R8，既可以得到特定幅值的参考电压信号。第九电阻R9为第五三极管VT5的基极电阻，为第五三极管VT5提供基极电流，第三稳压二极管VD3起到稳定基极电压的作用。设电压比较器M的同相输入端的输入电压为U2，电压比较器M的反相输入端的输入电压为U1，当U2SU1W，电压比较器M输出高电平信号，此时第五三极管VT5导通，相当于闭合的开关，使语音报警器发出警报；当U2U1时，反相端电压高于同相端时，电压比较器M输出低电平信号，此时第五三极管VT5不导通，语音报警器不工作。
[0033]当驾驶员感觉公共汽车周围的交通情况比较复杂或难以预测路况时，驾驶员可以按下手动按钮S，使手动按钮S闭合，使本实用新型的公共汽车视觉盲区障碍物检测装置处于工作状态，从而可以检测视觉盲区的道路情况。
[0034]本实用新型的公共汽车视觉盲区障碍物检测装置能够尽可能全面地检测车辆周围的所有路况，并且实现实时检测，更好地降低碾压事故的发生。
[0035]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置，其特征在于，在所述公共汽车的前端和后端各设置至少一个超声波传感器，每个超声波传感器朝向公共汽车车身外侧； 所述每个超声波传感器的信号输出端设置有对应的一个超声波信号处理电路，所述每个超声波信号处理电路包括电压比较器、三极管和声音报警器，在每个超声波信号处理电路中，所述电压比较器的同相输入端电连接对应的超声波传感器的信号输出端，所述电压比较器的输出端电连接三极管的基极；所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极在串接声音报警器之后电连接直流电源。
2.如权利要求1所述的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置，其特征在于，所述超声波传感器为T/R-40系列通用型超声波发射/接收传感器，所述电压比较器为LT311型电压比较器。
3.如权利要求1所述的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置，其特征在于，在所述公共汽车的外部左侧和外部右侧各设置至少一个超声波传感器。
4.如权利要求1所述的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置，其特征在于，还包括用于向每个超声波传感器、每个超声波信号处理电路提供直流电源的电源模块。
5.如权利要求1所述的一种公共汽车视觉盲区障碍物检测装置，其特征在于，所述声音报警器固定在驾驶员操控台上。
【文档编号】G01S15/88GK203688799SQ201320828519
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】文英, 阎莹, 张冬梅, 韩伟 申请人:长安大学