專利名稱：非接觸式開關裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種非接觸式開關裝置。
背景技術：
現有技術中，非接觸式開關主要是一些感應金屬從而起到開關控制作用的傳感器開關裝置。例如，電感式傳感器由三大部分組成:振蕩器、開關電路及放大輸出電路。振蕩器產生一個交變磁場。當金屬目標接近這一磁場，并達到感應距離時，在金屬目標內產生渦流,從而導致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉換成開關信號，觸發驅動控制器件，從而達到非接觸式檢測和控制的目的。又如電容式開關的感應面由兩個同軸金屬電極構成，很像“打開的”電容器電極，該兩個電極構成一個電容，串接在RC振蕩回路內。電源接通時，RC振蕩器不振蕩，當一目標朝著電容器的電靠近時，電容器的容量增加，振蕩器開始振蕩。通過后級電路的處理，將振和振蕩兩種信號轉換成開關信號，從而起到了檢測有無物體存在的目的。該傳感器能檢測金屬物體，也能檢測非金屬物體，對金屬物體可以獲得最大的動作距離，對非金屬物體動作距離決定于材料的介電常數，材料的介電常數越大，可獲得的動作距離越大。
實用新型內容有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種非接觸式開關裝置，采用雙向測距，具備精度高、功耗低等特點。本實用新型采用以下方案實現:一種非接觸式開關裝置，其特征在于:包括一中央處理器；所述中央處理器連接一比較器；所述比較器的第一輸出端連接一第一超聲波發射模塊，所述比較器的第二輸出端連接一第二超聲波發射模塊，所述比較器的第一輸入端連接一第一超聲波接收模塊，所述比較器的第二輸入端連接一第二超聲波接收模塊；所述第二超聲波發射模塊的輸出 端連接所述第一超聲波接收模塊的輸入端和所述第二超聲波接收模塊的輸入端。在本實用新型一實施例中，還包括一顯示模塊；所述顯示模塊連接所述中央處理器。在本實用新型一實施例中，還包括一電源模塊；所述電源模塊為所述非接觸式開關裝置提供電能。在本實用新型一實施例中，所述第一超聲波發射模塊和所述第二超聲波發射模塊包括一單脈沖發生器，所述單脈沖發生器連接一振蕩器，所述振蕩器連接一編碼調整器，所述編碼調整器連接一功率放大器，所述功率放大器連接一超聲波換能器。在本實用新型一實施例中，所述振蕩器是由555電路組成的多諧振蕩器。在本實用新型一實施例中，所述第一超聲波發射模塊中的功率放大器型號為082D，所述第二超聲波發射模塊中的功率放大器型號為NE5534P。在本實用新型一實施例中，所述超聲波換能器型號為UCM40-T。[0011 ] 在本實用新型一實施例中，所述第一超聲波接收模塊和所述第二超聲波接收模塊包括一超聲波接收頭，所述超聲波接收頭連接一電壓器，所述電壓器連接一檢波電路，所述檢波電路連接一單穩態延時電路。在本實用新型一實施例中，所述超聲波接收頭型號為UCM4a_R。在本實用新型一實施例中，所述中央處理器是一單片機，型號為PIC16F876A ;所述比較器的型號為⑶4052。本實用新型采用雙向測距，使得該裝置具備精度高等特點，并且采用PIC芯片作為中央處理器，具有功耗低等特點。
圖1是本實用新型系統框架圖。圖2是本實用新型超聲波發射模塊原理框架圖。圖3是本實用新型超聲波接收模塊原理框架圖。圖4是本實用新型第一超聲波發射模塊原理圖。圖5是本實用新型第一超聲波接收模塊原理圖。圖6是本實用新型第二超聲波發射模塊原理圖。圖7是本實用新型第二超聲波接收模塊原理圖。圖8是本實用新型系統原理圖。·具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下將通過具體實施例和相關附圖，對本實用新型作進一步詳細說明。本實用新型提供一種非接觸式開關裝置，其特征在于:包括一中央處理器；所述中央處理器連接一比較器；所述比較器的第一輸出端連接一第一超聲波發射模塊，所述比較器的第二輸出端連接一第二超聲波發射模塊，所述比較器的第一輸入端連接一第一超聲波接收模塊，所述比較器的第二輸入端連接一第二超聲波接收模塊；所述第二超聲波發射模塊的輸出端連接所述第一超聲波接收模塊的輸入端和所述第二超聲波接收模塊的輸入端。如圖1所示，本實施例提供一種非接觸式開關裝置，其特征在于:包括一中央處理器；所述中央處理器連接一比較器；所述比較器的第一輸出端連接一第一超聲波發射模塊，所述比較器的第二輸出端連接一第二超聲波發射模塊，所述比較器的第一輸入端連接一第一超聲波接收模塊，所述比較器的第二輸入端連接一第二超聲波接收模塊；所述第二超聲波發射模塊的輸出端連接所述第一超聲波接收模塊的輸入端和所述第二超聲波接收模塊的輸入端。還包括一顯示模塊；所述顯示模塊連接所述中央處理器。還包括一電源模塊(圖中未示出)；所述電源模塊為所述非接觸式開關裝置提供電能。在本實用新型一實施例中，所述中央處理器是一單片機，型號為PIC16F876A ;所述比較器的型號為⑶4052。如圖2所示，所述第一超聲波發射模塊和所述第二超聲波發射模塊包括一單脈沖發生器，所述單脈沖發生器連接一振蕩器，所述振蕩器連接一編碼調整器，所述編碼調整器連接一功率放大器，所述功率放大器連接一超聲波換能器。單脈沖發生器在振蕩器的每個周期內都被觸發，產生固定脈寬的脈沖序列，來自單片機的編碼信號對脈沖序列進行編碼調制，經功率放大后，通過超聲波換能器發射超聲波。在本實用新型一較佳實施例中，所述振蕩器是由555電路組成的多諧振蕩器；所述第一超聲波發射模塊中的功率放大器型號為082D，所述第二超聲波發射模塊中的功率放大器型號為NE5534P ;所述超聲波換能器型號為UCM40-T。由555電路組成的多諧振蕩器，它的振蕩頻率為40kHz。多諧振蕩器產生的40kHz的脈沖由555的3腳輸出，經兩級緩沖、整形后，通過超聲波發射器UCM40-T向外發射。如圖3所示，所述第一超聲波接收模塊和所述第二超聲波接收模塊包括一超聲波接收頭，所述超聲波接收頭連接一電壓器，所述電壓器連接一檢波電路，所述檢波電路連接一單穩態延時電路。在本實用新型一較佳實施例中，所述超聲波接收頭型號為UCM4a-R。超聲波接收頭UCM4a-R將運動物體反射的超聲波接收并轉換為電脈沖信號后，由高頻濾波電路濾除干擾脈沖后，經分壓調節，藕合至電壓放大器進行電壓放大。如圖4所示，圖4是本實用新型第一超聲波發射模塊原理圖。所述第一超聲波發射模塊包括一功率放大器082D以及一超聲波換能器Tl (UCM40-T)。另外還包括由復數個電阻和復數個電容組成的外圍電路(如編碼調整器等)。如圖5所示，圖5是本實用新型第一超聲波接收模塊原理圖。所述第一超聲波接收模塊包括一超聲波接收頭Rl (UCM4a-R)和一變壓器Tl。另外還包括由復數個電阻、復數個電容和復數個三極管組成的外圍電路(如檢波電路、單穩態延時電路等)。如圖6所示，圖6是本實用新型第二超聲波發射模塊原理圖。所述第二超聲波發射模塊包括一功率放大器NE5534P以及一超聲波換能器T2(UCM40-T)。另外還包括由復數個電阻和復數個電容組成的外圍電路(如編碼調整器等)。如圖7所示，圖7是本實用新型第二超聲波接收模塊原理圖。所述第二超聲波接收模塊包括一超聲波 接收頭R2 (UCM4a-R)和一變壓器T2。另外還包括由復數個電阻、復數個電容和復數個三極管組成的外圍電路(如檢波電路、單穩態延時電路等)。如圖8所示，圖8是本實用新型系統原理圖。該非接觸式開關裝置包括一中央處理器PIC16F876A ;所述中央處理器連接一比較器⑶4052 ;所述比較器的第一輸出端連接一第一超聲波發射模塊，所述比較器的第二輸出端連接一第二超聲波發射模塊，所述比較器的第一輸入端連接一第一超聲波接收模塊，所述比較器的第二輸入端連接一第二超聲波接收模塊；所述第二超聲波發射模塊的輸出端連接所述第一超聲波接收模塊的輸入端和所述第二超聲波接收模塊的輸入端。還包括一顯示模塊；所述顯示模塊連接所述中央處理器，所述顯示模塊由三個八段數碼管構成。為了讓一般技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面再結合本實用新型的硬件電路圖說明一下工作原理:本系統采用雙向超聲波控制，通過雙向收發來實現，兩方發送分別由082D和NE5534P兩個運放來控制，將信號放大由超聲波傳感器發送；再經過超聲波傳感器接收，由變壓器進行耦合經三極管放大，將左右(分別由紅綠兩盞燈區分)兩組數據送入⑶4052數據選擇器進行數據選擇，選出信號強(測量距離近)的那個信號送入PIC主芯片，再由PIC單片機對電器的工作功率進行控制。本發明是利用超聲波測距功能來實現的。本系統以單片機PIC16F876A為核心，其發射器是利用壓電晶體的諧振帶動周圍空氣振動來工作的。超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器接收到反射波就立即停止計時。一般情況下，超聲波在空氣中的傳播速度為340m/ s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物的距離S，即s=340Xt/2，這就是常用的時差法測距。當手或其他物體靠近開關時，由開關控制的電器工作的功率由強變弱，直至進入待機狀態；反之，當手或其他物體遠離開關時，開關所控制的電器可以從待機狀態種恢復，并達到最大的工作功率。在電路中我們采用PIC芯片，它的優點是:精簡指令使其執行效率大為提高；徹底的保密性；并且其引腳具有防瞬態能力，通過限流電阻可以接至220V交流電源，可直接與繼電器控制電路相連，無須光電耦合器隔離，給應用帶來極大方便。上列較佳實施例，對本實用新型的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范 圍之內。
權利要求1.一種非接觸式開關裝置，其特征在于:包括一中央處理器；所述中央處理器連接一比較器；所述比較器的第一輸出端連接一第一超聲波發射模塊，所述比較器的第二輸出端連接一第二超聲波發射模塊，所述比較器的第一輸入端連接一第一超聲波接收模塊，所述比較器的第二輸入端連接一第二超聲波接收模塊；所述第二超聲波發射模塊的輸出端連接所述第一超聲波接收模塊的輸入端和所述第二超聲波接收模塊的輸入端。
2.根據權利要求1所述的非接觸式開關裝置，其特征在于:還包括一顯示模塊；所述顯示模塊連接所述中央處理器。
3.根據權利要求1所述的非接觸式開關裝置，其特征在于:還包括一電源模塊；所述電源模塊為所述非接觸式開關裝置提供電能。
4.根據權利要求1所述的非接觸式開關裝置，其特征在于:所述第一超聲波發射模塊和所述第二超聲波發射模塊包括一單脈沖發生器，所述單脈沖發生器連接一振蕩器，所述振蕩器連接一編碼調整器，所述編碼調整器連 接一功率放大器，所述功率放大器連接一超聲波換能器。
5.根據權利要求4所述的非接觸式開關裝置，其特征在于:所述振蕩器是由555電路組成的多諧振蕩器。
6.根據權利要求4所述的非接觸式開關裝置，其特征在于:所述第一超聲波發射模塊中的功率放大器型號為082D，所述第二超聲波發射模塊中的功率放大器型號為NE5534P。
7.根據權利要求4所述的非接觸式開關裝置，其特征在于:所述超聲波換能器型號為UCM40-T。
8.根據權利要求1所述的非接觸式開關裝置，其特征在于:所述第一超聲波接收模塊和所述第二超聲波接收模塊包括一超聲波接收頭，所述超聲波接收頭連接一電壓器，所述電壓器連接一檢波電路，所述檢波電路連接一單穩態延時電路。
9.根據權利要求8所述的非接觸式開關裝置，其特征在于:所述超聲波接收頭型號為UCM4a-R。
10.根據權利要求1所述的非接觸式開關裝置，其特征在于:所述中央處理器是一單片機，型號為PIC16F876A ;所述比較器的型號為⑶4052。
專利摘要本實用新型涉及一種非接觸式開關裝置，其特征在于包括一中央處理器；所述中央處理器連接一比較器；所述比較器的第一輸出端連接一第一超聲波發射模塊，所述比較器的第二輸出端連接一第二超聲波發射模塊，所述比較器的第一輸入端連接一第一超聲波接收模塊，所述比較器的第二輸入端連接一第二超聲波接收模塊；所述第二超聲波發射模塊的輸出端連接所述第一超聲波接收模塊的輸入端和所述第二超聲波接收模塊的輸入端。本實用新型采用雙向測距，使得該裝置具備精度高等特點，并且采用PIC芯片作為中央處理器，具有功耗低等特點。
文檔編號H03K17/945GK203104391SQ20132010755
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月11日 優先權日2013年3月11日
發明者莊麗靜, 陳俊 申請人:福州大學