用于测量垃圾桶满溢的超声波传感器的制作方法

本实用新型涉及超声波测距领域，特别涉及用于测量垃圾桶满溢的超声波传感器。

背景技术：

目前市政垃圾箱在社区、公园、道路旁随处可见，可用于收集生活中产生的生活垃圾，当垃圾满溢又不及时处理会造成垃圾掉落，影响美观的同时，也污染周围的环境。因垃圾箱分布广且数量多，在垃圾清理时无法判断垃圾箱是否满溢，处理垃圾时只能增加清运次数并且每个垃圾箱位置点都需要人工进行查看，非常浪费人力资源。

现有技术使用雷达检测满溢、红外激光检测满溢、超声波检测满溢几种技术方案；但雷达检测满溢所耗成本高对检测环境要求严格而且也不易维护，并不适应于城市垃圾箱满溢检测；红外激光检测满溢易受光线与被测物颜色的影响、激光头表面存在污渍也会影响到测量的精度；超声波检测满溢产品体积偏大比较占用垃圾箱空间，安装时更是不易进行安装。且测量角度大容易测到垃圾箱开口处。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于测量垃圾桶满溢的超声波传感器，解决了超声波测距角度大、防护性能差的问题。

本实用新型的目的可以这样实现，设计一种用于测量垃圾桶满溢的超声波传感器，用于测量垃圾桶满溢的超声波传感器，包括主体结构、超声波探头、电路板；

主体结构呈筒柱体状，筒柱体内设置反射壁、反射面、超声波探头容置腔、容置腔室；反射壁设置在筒柱体的前段，反射壁呈半圆弧状；在反射壁的底部设置一贯通口，贯通口的上方设置反射面，反射面呈圆锥状，锥尖正对贯通口，反射面的中心轴线与反射壁的中心轴线重合；超声波探头容置腔设置于贯通口下方，与贯通口连接；超声波探头容置腔的下方为容置腔室；

电路板安装在容置腔室；电路板上设置防静电电路、温度检测电路、升压激励脉冲电路、放大量控制电路、信号放大电路、信号整形电路、处理器；

超声波探头为封闭式探头，包括探头壳体、压电晶片、海绵垫、pcb板、第一密封胶，压电晶片、海绵垫、pcb板安装在探头壳体内，压电晶片设置在探头壳体前端，海绵垫设置在压电晶片与pcb板之间，pcb板连接压电晶片的正负极；第一密封胶填充满探头壳体内。

进一步地，超声波探头与超声波探头容置腔之间设置硅胶套。

进一步地，反射面锥点处与探头发射端表面距离为2.1±1mm，反射面的锥点处与反射壁底部开口的距离为9.15±0.5mm，反射面的面边与反射壁底部开口的距离为4.7±0.5mm，反射面中心垂直于探头时锥边与探头表面角度为37.5±2°；反射面的最大外直径为14±1mm；反射壁的壁边直径为36±1mm；超声波探头容置腔腔壁直径为18.2±1mm；容置腔室腔壁直径为25±1mm。

进一步地，在容置腔室的腔壁上设有固定电路板的卡固点，电路板上设置卡固槽；安装电路板时，电路板的卡固槽卡在卡固点上，电路板固定在容置腔室中。

进一步地，还包括螺母，主体结构的下段外壁上设有与螺母相配合的螺纹，螺母旋接在主体结构上。

进一步地，探头壳体为金属壳体，压电晶片的负极接于探头壳体，pcb板的负极接探头壳体，pcb板的正极接压电晶片的正极。

进一步地，在容置腔室的腔壁上设有长形深槽，长形深槽一直延伸至容置腔室的后端。

进一步地，在主体结构外壁螺纹的上端设置一段与螺母外形相同的多边柱形。

本实用新型解决了现有技术中超声波测距角度大，防护性能差，恶劣环境下产品可靠性低、寿命短的问题。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施例的结构剖面示意图；

图2是本实用新型较佳实施例的另一角度的结构剖面示意图；

图3是本实用新型较佳实施例的分解示意图；

图4是本实用新型较佳实施例的方框图；

图5是本实用新型较佳实施例的波束图。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

在本说明书中提及的“上”、“下”以图1所示实施例的位置为例。

如图1、图3所示，一种用于测量垃圾桶满溢的超声波传感器，用于测量垃圾桶满溢的超声波传感器，包括主体结构1、超声波探头3、电路板5。

如图1、图3所示，主体结构1呈筒柱体状，筒柱体内设置反射壁11、反射面12、超声波探头容置腔13、容置腔室14；反射壁11设置在筒柱体的上段，反射壁11呈半圆弧状，起超声波反射作用；在反射壁11的底部设置一贯通口，贯通口的上方设置反射面12；反射面12呈圆锥状，锥尖正对贯通口，反射面12的中心轴线与反射壁11的中心轴线重合，反射面12起超声波反射、聚焦作用；超声波探头容置腔13设置于贯通口下方，与贯通口连接，超声波探头容置腔13起固定超声波探头作用；超声波探头容置腔13的下方为容置腔室14。反射面12通过若干支撑架121固定在贯通口上方，如图2所示；本实施例中，等距设置4个支撑架121。

如图1所示，电路板5安装在容置腔室14。如图4所示，电路板5上设置防静电电路51、温度检测电路52、升压激励脉冲电路53、放大量控制电路54、信号放大电路55、信号整形电路56、处理器57。防静电电路51保护处理器57，防止静电灌入处理器57；温度检测电路52，检测外界环境温度反馈给处理器57；升压激励电路53完成超声波探头3的驱动，发射出超声波；放大量控制电路54完成放大增益的调节；信号放大电路55接收超声波回波，实现信号放大功能；信号整形电路56完成回波模拟信号整形为数字信号，提供给处理器57；处理器57完成指令发出、信号采集、信号处理、信号输出。

如图1、图3所示，超声波探头3为封闭式探头，包括探头壳体35、压电晶片31、海绵垫32、pcb板33、第一密封胶34，压电晶片31、海绵垫32、pcb板33安装在探头壳体35内，压电晶片31设置在探头壳体35前端，海绵垫32设置在压电晶片31与pcb板33之间，pcb板33连接压电晶片31的正负极；第一密封胶34填充满探头壳体35内。本实施例中，超声波探头3为55.5khz封闭式探头。压电晶片31以压电效应完成了超声波的发射与接收；海绵垫32对压电晶片31的震动起阻尼作用，吸收压电晶片31向背面的超声波；pcb板33连接压电晶片31的正负极，保证引线时的一致性；第一密封胶34完成了超声波探头3的密封，增强了超声波探头3的防水性能。本实施例中，探头壳体35为金属壳体，压电晶片31的负极接于探头壳体，pcb板33的负极接探头壳体，pcb板33的正极接压电晶片31的正极。

如图1、图3所示，超声波探头3与超声波探头容置腔13之间设置硅胶套4。硅胶套4包裹住超声波探头3，安装在超声波探头容置腔13中，防止超声波探头3与超声波探头容置腔13的腔壁接触，起到隔离与缓冲作用。

如图2所示，反射面12的锥点处与探头发射端表面距离d1为2.1±1mm，反射面12的锥点处与反射壁11底部开口的距离d2为9.15±0.5mm，反射面12的面边与反射壁11底部开口的距离d3为4.7±0.5mm，反射面12的中心垂直于探头时锥边与探头表面角度ɑ为37.5±2°；反射面12的最大外直径d4为14±1mm；反射壁11的壁边直径d5为36±1mm；超声波探头容置腔13的内腔直径d6为18.2±1mm；容置腔室14的内腔直径d7为25±1mm。上述尺寸数据使得本实施例具有较好超声效果。如图5所示，本实用新型的声波集中度高，在测试距离不变的基础上，有效减小了测试角度，解决了因测试角度过大引起的误判现象。

如图1、图3所示，在容置腔室14的腔壁上设有固定电路板的卡固点18，电路板5上设置卡固槽58；安装电路板5时，电路板的卡固槽58卡在卡固点18上，电路板5固定在容置腔室14中。容置腔室14安装好超声波探头3和电路板5后使用第二密封胶做密封处理，降低超声波探头3和电路板5碰撞损坏的概率，并增强整体防水效果。本实施例中，在容置腔室14的腔壁上设有长形深槽17，长形深槽17一直延伸至容置腔室14的后端，作为容置腔室14的漏胶孔和排气孔，在第二密封胶快速地渗透到电路板5与反射壁11之间的容置腔室部分时，部分排放该部分内的空气并增加第二密封胶的附着力。在容置腔室14使用的第二密封胶与超声波探头使用的第一密封胶24可以相同也可以为不同的密封胶。

如图1、图3所示，还包括螺母2，主体结构1的下段外壁上设有与螺母2相配合的螺纹19，螺母2旋接在主体结构1上。在主体结构外壁螺纹的上端设置一段与螺母外形相同的多边柱形16，多边柱形16用于安装时扳手等安装工具卡入固定，螺母2拧紧后将本实用新型固定在垃圾桶上。

组装时，先用硅胶套4包裹住超声波探头3，再将超声波探头3与电路板5连接，并引出与客户端连接的连接线59，然后将用硅胶套包裹后的超声波探头装于超声波探头容置腔13内，之后使用密封胶进行密封。密封完毕后，将螺母2拧上，完成组装。

用于测量垃圾桶满溢的超声波传感器使用的是超声波测距技术，对垃圾箱里的垃圾高度进行监控，当垃圾满溢时，传感器会将满溢信息发出，提醒清运人员前来清运垃圾，杜绝垃圾满溢后对周边环境的污染与美观影响。传感器兼容适配各种互联网通信模块，能实现区域内所有垃圾桶在线统一监控管理，可高效合理安排垃圾的清运工作，减少不必要的清运支出。

本实用新型的有益效果在于：成本低、测量环境要求低，不受光线、垃圾颜色影响；产品表面存在污渍仍然可以进行检测；设有温度补偿电路，不受环境温度影响；最大直径为39.5mm，高为35mm相比其他产品体积小巧；安装灵活方便，只需调整好测试角度，拧上螺母即可完成产品固定；波束集中测量角度小，因反射面、反射壁的反射、聚焦作用，本超声波传感器能量集中度较高，所以测量角度较小，可有效避免干扰物引起的误判现象。