专利名称：一种超声波车位检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车位检测装置，尤其涉及一种利用超声波检测停车场中车位 的占用情况，并将车位检测功能和车位指示功能集成为一体的超声波车位检测装置，属于 静态交通管理设备技术领域。
背景技术：
停车引导系统是随着停车场规模的不断扩大而出现的一种提高停车服务水平的 装置。它一般设置在停车场的主要通道上，如车库入口处、每层停车区入口处等，通过大型 显示屏动态显示空余车位数量，并对去往空车位的路径进行指引。车位检测装置是停车引导系统中的重要组成部分。例如在专利号为 200520057183.7的中国实用新型专利中，公开了一种停车场车位引导装置。在该车位引导 装置中，每个停车位中央上方安装有超声波车位探测器，在每个管理器与其辖下的各个超 声波车位探测器之间通过RS-485通信总线传输信息流，各管理器、通信转换器及通信总线 与计算机连成一个整体。在专利号为200620023060.6的中国实用新型专利中，公开了一种用于检测车位 的无线传感器网络节点设备，包括超声波接收换能器、超声波发射换能器、接收放大电路、 单片机、发射升幅电路、无线通信电路。该设备采用超声波测距技术对车位状态进行检测。 在车位检测中，通过对超声波回波信号进行采样，并使用单片机分析采样值来判断车位的 使用状态，能够有效提高车位检测的准确率。与现有超声波车位检测设备相比，该设备具有 车位检测准确率高，在实施中不需要布线的优点。但是，现有的超声波车位检测装置往往在车位指示方面做得不够好，要么没有车 位指示功能，要么只提供继电器无源触点输出方式，要么用有源触点来控制外部车位指示 灯。另外，在现有的超声波车位探测装置中，安装在相邻车位的超声波车位检测装置之间存 在相互干扰，即一台超声波车位检测装置发送的超声波往往能被和它相邻的其它超声波车 位检测装置接收到，其原因就在于超声波的发射角度和接收角度太大，而且发出的超声波 方向性差，会影响超声波车位检测装置的测量距离。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种超声波车位检测装置。该车位检测 装置将车位检测功能和车位指示功能集成为一体，可以方便直观地进行车位指示。为实现上述的目的，本实用新型采用下述的技术方案一种超声波车位检测装置，安装在车位正上方或车道正上方的天花板上，其特征 在于所述超声波车位检测装置包括超声波收发一体换能器、发射驱动电路、接收放大 电路、微处理器、外置LED接口电路和内置LED显示电路；其中，所述微处理器通过所述发射驱动电路连接所述超声波收发一体换能器，该超声波收发一体换能器通过所述接收放大电路连接所述微处理器，所述微处理器分别连接所述外 置LED接口电路和所述内置LED显示电路。其中，所述超声波车位检测装置还具有通信电路，所述通信电路与所述微处理器 相连接。所述超声波车位检测装置还具有电源电路，所述电源电路分别向所述发射驱动电 路、所述接收放大电路、所述通信电路、所述微处理器、所述外置LED接口电路和所述内置 LED显示电路提供电力供应。所述超声波车位检测装置的超声波探头上部固定有一个起到聚声放大作用的塑 料体；所述塑料体的底部为圆柱体，上部为圆锥体，在所述圆锥体的顶部设有呈倒立圆锥状 的凹槽。本实用新型所提供的超声波车位检测装置具有如下的优点1.将车位检测功能和车位指示功能集成为一体，在用户观察不便的情况下可以通 过外置的LED车位指示灯进行车位指示；2.有效避免相邻的超声波车位检测装置之间的串扰，改善超声波换能器的发射接 收效率，提高检测的距离；3.在需要的地方还可以放在停车场车道上方作为车辆计数器使用。以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明。
图1为本实用新型所提供的超声波车位检测装置的电路原理框图；图2为本超声波车位检测装置中起到聚声放大作用的塑料体的外形示意图；图3 (a)和图3 (b)为本超声波车位检测装置防止相邻车位干扰的原理示意图；图4为本超声波车位检测装置中的外置LED的显示示意图；图5为本超声波车位检测装置利用超声波进行车位检测的工作状态示意图。
具体实施方式
为了克服现有的超声波车位检测器在车位指示和车位检测方面的不足，本实用新 型提供了一种新型的超声波车位检测装置。如图1所示，它包括超声波收发一体换能器1、 发射驱动电路2、接收放大电路3、通信电路4、微处理器5、电源电路6、外置LED接口电路7 和内置LED显示电路8。其中微处理器5通过发射驱动电路2连接超声波收发一体换能器 1，该超声波收发一体换能器1通过接收放大电路3连接微处理器5。通信电路4与微处理 器5相连接。微处理器5也分别连接外置LED接口电路7和内置LED显示电路8。电源电 路6外接12V直流电源，分别向发射驱动电路2、接收放大电路3、通信电路4、微处理器5、 外置LED接口电路7和内置LED显示电路8提供电力供应。在本超声波车位检测装置中，微处理器5可以采用8位高性能单片机ATmega 168。 该款单片机内部有足够的ROM和RAM空间，还具有E2PR0M以提供掉电存储能力。当然，微 处理器5采用其它型号的单片机如80C196系列也是可行的。这种替换是本领域一般技术 人员都能掌握的常规技术，在此就不详细赘述了。发射驱动电路2是由中频变压器组成的 电压放大电路，用于将微处理器5产生的大小为5V、频率为40KHz的脉冲放大到100V，然后加到超声波收发一体换能器1上。接收放大电路3采用三级带通滤波放大电路，其放大倍 数不需要再进行调节。通信电路4采用RS-485总线与网关或上位机进行连接，并采用低功 耗设计，每个网关可以连接238个超声波车位检测装置。外置LED接口电路7是由微处理 器5内部的TWI串行总线加上拉电阻组成的，而内置LED接口电路则利用微处理器5的1/ 0 口直接驱动LED。本超声波车位检测装置在封装时，上述的各个功能电路都集成在了一块电路板 上。该电路板封装在一个方形壳体之中，在该方形壳体的前端是超声波探头。如图2所示， 在该超声波探头上部固定有一个起到聚声放大作用的塑料体。该塑料体的底部为圆柱体， 上部为圆锥体，在圆锥体的顶部设有呈倒立圆锥状的凹槽。如图3(a)所示，现有超声波车位检测装置由于超声波的发射角度和接收角度太 大，相邻装置之间存在相互干扰，即一台超声波车位检测装置发送的超声波往往能被和它 相邻的其它超声波车位检测装置接收到。而本超声波车位检测装置利用图2所示的起聚声 放大作用的塑料体，可以将超声波探头的超声波发射角度控制在45度以内。如图3(b)所 示，这样可以有效提高超声波发射的方向性和强度。另外，在接收超声波时该塑料体还能起 到聚声放大的作用，进一步提高接收的方向性(只接收车位检测装置正下方一定角度的反 射波，而接收不到相邻车位检测装置发出反射回来的波形)，有效防止了相邻车位的串扰， 使本超声波车位检测装置的检测距离大大提高。本超声波车位检测装置的另一个技术特点在于集车位探测功能和车位指示功能 于一体，不仅可以用来探测和指示停车场车位的占用情况，也可以放在停车场车道上方用 来对经过的车辆进行计数和指示。该超声波车位检测装置可以设有两种颜色的LED车位指 示灯，分别由外置LED接口电路7和内置LED显示电路8进行控制。在车位模式下用来指 示车位已停车或空闲，在车道模式下用来指示有无车辆经过。如图4所示，在肉眼观察不到 LED车位指示灯的情况下，可以将LED车位指示灯外置，将其置于方便用户观察的地方。在 这种情况下，超声波车位检测装置9只检测车位的使用状况，本身不利用内置的LED车位指 示灯进行车位指示，而是通过两线串行总线(TWI) 10直接控制外置的LED车位指示灯11的 明灭。该LED车位指示灯采用高亮LED发光二极管，与传统的车位指示灯相比功耗大大降 低。如图5所示，本超声波车位检测装置垂直安装在车位正上方的天花板上或车道正 上方的天花板上。在进行车辆检测时，首先由微处理器5发送出20个40KHz的PWM脉冲， 经发射驱动电路2加到超声波收发一体换能器1上。超声波收发一体换能器1向车位发出 超声波脉冲，在延时一定时间后开始接收反射波，反射波经接收放大电路3放大成微处理 器5能识别的电平信号，微处理器5通过计算发送与接收的时间差得出车位是否停放有车 辆，并通过外置LED接口电路7或内置LED显示电路8进行车位指示。最后，微处理器5通 过通信电路4将车位信息上传到网关或上位机。本实用新型有两种工作模式车位模式和车道模式。在车位模式中，多个超声波车 位检测装置垂直安装于停车位正上方的天花板上，用来指示停车位有无停放车辆。在有网 关控制的情况下，网关通过串口通信分别命令奇数地址和偶数地址的超声波车位检测装置 工作。网关先命令奇数地址的超声波车位检测装置测量一次，半秒后网关再命令偶数地址 的超声波车位检测装置测量一次，半秒后接着再命令奇数地址的超声波车位检测装置测量一次。这样不停循环，使所有超声波车位检测装置都实现每一秒测量一次。在没有网关接 入或网关故障时，超声波车位检测装置在等待预定时间后还没有收到网关信号，便开始独 立进行车位检测和指示工作。其中奇数地址的超声波车位检测装置每隔1. 05秒测量一次， 偶数地址的超声波车位检测装置每隔0. 95秒测量一次，这样可以防止相邻车位的串扰。在 车道模式中，超声波车位检测装置垂直安装于车道正上方的天花板上，用来计算和指示经 过的车辆数量。每经过一辆车超声波车位检测装置计数一次，然后通过RS-485总线上传给 网关。 上面对本超声波车位检测装置进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而 言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对 本实用新型专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
权利要求一种超声波车位检测装置，其特征在于所述超声波车位检测装置包括超声波收发一体换能器、发射驱动电路、接收放大电路、微处理器、外置LED接口电路和内置LED显示电路；其中，所述微处理器通过所述发射驱动电路连接所述超声波收发一体换能器，该超声波收发一体换能器通过所述接收放大电路连接所述微处理器，所述微处理器分别连接所述外置LED接口电路和所述内置LED显示电路。
2.如权利要求1所述的超声波车位检测装置，其特征在于所述超声波车位检测装置还具有通信电路，所述通信电路与所述微处理器相连接。
3.如权利要求2所述的超声波车位检测装置，其特征在于所述超声波车位检测装置还具有电源电路，所述电源电路分别向所述发射驱动电路、 所述接收放大电路、所述通信电路、所述微处理器、所述外置LED接口电路和所述内置LED 显示电路提供电力供应。
4.如权利要求1所述的超声波车位检测装置，其特征在于所述超声波车位检测装置的超声波探头上部固定有一个起到聚声放大作用的塑料体； 所述塑料体的底部为圆柱体，上部为圆锥体，在所述圆锥体的顶部设有呈倒立圆锥状的凹槽。
专利摘要本实用新型公开了一种超声波车位检测装置，安装在车位正上方或车道正上方的天花板上。其中，微处理器通过发射驱动电路连接超声波收发一体换能器，该超声波收发一体换能器通过接收放大电路连接微处理器，微处理器分别连接外置LED接口电路和内置LED显示电路。在超声波探头上部固定有一个起到聚声放大作用的塑料体。本超声波车位检测装置将车位检测功能和车位指示功能集成为一体，在用户观察不便的情况下可以通过外置的LED车位指示灯进行车位指示；利用上述塑料体有效避免相邻的超声波车位检测装置之间的串扰，改善超声波换能器的发射接收效率，提高检测的距离。
文档编号G08G1/14GK201590167SQ200920222668
公开日2010年9月22日 申请日期2009年9月16日 优先权日2009年9月16日
发明者柳俊岗 申请人:北京国人正方科技有限公司