汽车倒车防碰撞超声波雷达设计

近年来，超声波在多个领域的应用，已广为传播。在这里，笔者介绍一种汽车倒车时防碰撞的超声波雷达电路。该电路不仅可供电子爱好者组装自制，也可购置文末的专业公司生产的套件安装在各种型号的汽车上，供倒车的安全附件。

　　该超声波雷达电路设计合理，已经多次现场试用，工作可靠。该电路由密封式超声波传感器Ｒ／Ｓ４０（包括发射和接收），信号接收处理控制电路，报警、显示电路和电源等组成，如附图所示。各部分电路分别介绍如下。

　１、超声波传感器超声波传感器是超声波雷达电路中的重要部件，且经多次使用改进而成，其结构如图１所示。该传感器由铝合金外壳，谐振腔、陶瓷压电片、减振垫、吸声棉、填充硅胶和电路板部件等组成。传感器工作时是在陶瓷压电片上，加一固定振荡频率的超声波电压，该振荡频率与外壳平面形成共振并向空间发射超声波，同时腔内也向四周发射超声波，但腔内的超声波信号在内部会造成干扰，所以在传感器内部加有一片吸声棉，以便进入干扰信号吸收。此外，传感器中的减震垫和填充硅胶，是为传感器后方贴面与谐振腔之间起隔离减震之用，以便尽可能抑制各种干扰源造成的干扰信号。

　　电路中的超声波传感器Ｒ／Ｓ４０，不仅用于发射超声波，也用于接收因反射的回波，所以它具有双向的发射／接收功能。

　２、超声波信号接收处理电路完整的超声波发射和接收电路如图２所示。这里先介绍信号接收处理电路。在图中，当双向功能传感器Ｒ／Ｓ４０接收到空间反射的超声回波信号时，该信号经Ｃ１耦合到Ｑ１管进行放大，其放大的信号经运放ＩＣ１Ａ、Ｒ８、Ｃ４、Ｃ３和Ｒ７等组成的带通滤波器选出回波信号，再由Ｄ２、Ｃ６的峰值检波器检出回波（信号），然后经Ｑ２管放大送集成电路ＩＣ２内部电路处理。

　３、单片机ＩＣ２程序控制功能和超声波发射电路图２中的ＩＣ２是一种智能型单片机，其内部具有下列功能：设定频率的超声波振荡器；三色七段码ＬＥＤ电平驱动器；峰鸣报警发生器以及控制协调工作的时序程控发生器。ＩＣ２外部的Ｃ１４、Ｃ１５和ＸＴ组成单片机时钟电路。

　　电路工作时，ＩＣ２内部时序程控电路工作，并在ＩＣ２的Ｂ端输出具有一定频率的超声波信号到Ｑ３管的基极（见图２），经Ｑ３放大和变压器Ｂ１耦合后，送超声波传感器Ｒ／Ｓ４０向空间发射超声波，一旦发射的超声波遇到障碍物时，其反射的回波同时被该传感器Ｒ／Ｓ４０接收，其接收的信号经上述介绍的放大、检波等处理后进入ＩＣ２的Ａ端，在其ＩＣ２内部由程控方式使ＩＣ２的Ｅ端输出声报警电平到Ｑ４的基极，由Ｑ４驱动蜂鸣器发出Ｂｉ……Ｂｉ的响亮报警声，同时ＩＣ２的Ｆ～Ｌ端输出七段码驱动电平供ＩＣ３驱动ＬＥＤ的显示，以完成超声发射—接收的一个检测周期。ＩＣ２从发射超声波到接收超声波的过程仅为０、２５ｓ～０、８５ｓ。由此可见，倒车的检测速度非常迅速，完全可以满足倒车时对时间的需求。

　　图２的汽车防碰超声波雷达电路，无论收发都采用了双路工作，以提高电路的可靠性。