專利名稱：車用測距、防盜雷達的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是電子技術領域中的一種測距、防盜雷達，特別是車用測距防盜雷達。
目前，隨著我國汽車工業的不斷發展，我國各類車輛越來越多，發展迅速，而作為交通命脈的公路建設發展較慢，遠遠不能滿足汽車工業發展的需要，道路交通十分捅擠，交通事故發生頻繁，直接危及人類生命安全。在目前我國公路交通尚不能長足發展的形勢下，人們已開始著手汽車交通安全設施的研制，并取得成果。如目前已經問世的一種汽車倒車語言提醒器，當倒車時，提醒器即用語言提醒車后行人及車輛注意，以免發生倒車撞人或撞車事故。雖有一定效果，但其主要缺點是不論車后是否有車或有人，該提醒器都發出語言提示信號，影響周圍環境，且該提醒器只能提醒行人或車輛讓路(或注意)，(驅趕式、被動式)，而不能使車內的駕駛員準確掌握車后是否有人或車輛，倒車時駕駛員還必須注意車后情況，并沒有減輕駕駛員的負擔，給駕車帶來方便。
本實用新型的目的是針對上述語言提醒器的不足而提出的一種新型設計，它不僅具有倒車報警提示功能，而且能測出車后目標的距離，直接在駕駛室內顯示，并具有防盜報警功能。
本實用新型的技術解決方案如下，
以下結合附圖作詳細說明
圖1給出的是本實用新型的原理方框圖；圖2給出的是本實用新型的電原理圖的測距、報警部分；圖3給出的是本實用新型的各有關集成電路時序圖4給出的是本實用新型防盜報警部分的電原理圖；在圖1原理圖中，將本實用新型的探測器2和發射器1置車尾，工作時(即車輛倒車或移動時)，中央定時器啟動發送器，發出電脈沖，該電脈沖由發射器1變成聲波信號發出，當車尾有障礙物(或移動目標時)3時，則該聲波信號反射回來，徑探測器2測出后送入接收器，并轉化為電脈沖，該電脈沖送入RS觸發器，并輸出脈沖信號至計數器控制計數器在聲波來回過程中所計數到的脈沖個數，計數到的脈沖個數則代表了車尾與障礙物之間的距離。該計數器將計到的脈沖信號送至顯示器顯示，由于探測器2接收到的脈沖數與障礙物與探測器之間的距離及聲波速度有關，故適當選擇參數可實現顯示器直接顯示障礙物的距離。
在本實用新型的電原理圖圖2中，2是探測器，1是發射器。安裝時，發射器1和探測器2均置于車尾，均采用并聯接法，可為一個，也可為多個。各元器件的聯接關系如圖所示，其主要元器件均采用集成電路，集成電路IC1由N1、N2、N3、N4、N5、N6組成，為一六倒相緩沖器轉換器(如CD4049集成電路)，集成電路IC2由N7、N8、N9、N10組成，為一二輸入四與非門施密特觸發器(如CD4093)，集成電路IC5由A1、A2、A3、A4組成(為一低功耗，四運算放大器(如LM324)；集成電路IC6由N11、N12、N13組成，為一四異或門電路(如CD4030)；集成電路IC7由A5、A6組成，為低功耗，低失調電壓雙比較器(如LM393)；集成電路IC3、IC11、IC13為三端穩壓器(如7805等)；集成電路IC8為計數、鎖存、譯碼、驅動器(四合一電路)(如ICM7224)；集成電路IC4為一14位串行二進制計數／分頻／振蕩器(如CD4060)；集成電路IC9為一單時基電路(如ICM7555)；集成電路IC11、IC13、IC3、A4組成供電系統，為各集成電路提供相應工作電壓。本實用新型采用12V直流電壓供電，S1為總電源開關，S2為車用測距開關；S3為防盜報警開關；S4留用，可用作電子鐘等備用部件的開關，當本機測距、報警部分工作時，先合上S1，再合S2，則該12V電源電壓直接加至IC1的電源腳1、IC5的電源腳4、IC7的電源腳8，為其提供工作電壓，為保證IC5的工作電源穩定性，加入了旁路電容C4；又該12V電源電壓經C3濾除脈動電壓部分后，經IC3三端穩壓器穩壓后，輸出5V直流電，經電容器C5、C6濾波后，供IC2、IC4、IC6的14、16、14腳提供工作電壓，又經R4、R5分壓，由C7濾波后，經集成電路IC5的A4電壓跟隨器降壓后，形成2.5V的輸出電壓，一方面用作IC1的運算放大器A1基準電壓，另一方面用作接收探測器2的工作電壓。由于此時IC4的16腳獲5V的額定工作電壓，則IC4起振。由于聲波在正常大氣壓下以每秒341米的速度傳播，因此，通過調整W2、R11、C10組成的起振回路即(在C10、R11參數選下的情況下)調整W2的值使其振蕩頻率為17.05KHZ，該脈沖信號輸至IC8的34腳(CNT)，則計數器計到1個脈沖等于發射器1的聲波信號傳播2cm的距離所需時間，而這2cm距離正好等于聲波前進1cm和返回1cm距離，故計數器計到的1個脈沖正好等于發射探頭(或接收探頭)發射或(接收)到的聲波前進(或返回)1cm的距離。因此，計數器數到的計時脈沖個數正好等于發射探頭(或探測探頭)與目標之間的以厘米計算的實際距離。與此同時IC4的輸出腳2(Q12)輸出2HZ，脈沖信號供IC8的33腳(RESET)，保證IC8正常計數，又Q12的輸出2HZ的脈沖信號經C11、R2形成充放電回路，當其處于高電平時，(約5V)，一方面使集成電路IC5的集成運算放大器A1的同向輸入端3處于高電平(此時由于A1的反向輸入端2為設定工作電壓2.5V)，故A1翻轉，輸出一個高電平至集成電路IC7的A5(由于此時接收探頭2無信號輸入，故A5的輸入端2為低電平)，A5的輸出端1為高電平(同時此時IC2的與非門N8的兩輸入端也為高電平)，故由IC2的兩與非門N10、N9組成的施密特觸發器的輸出端10為高電平，該高電平加至IC8的31腳(CNTINH)，使IC8允許計數；又施密特觸發器的輸出端10的該高電平經電容器C12耦合至IC6的異或門N11的輸入端1(該異或門的輸入端2接地)，故其輸出端3為高電平，使IC8的34腳(STORE)為高電平，保證IC8處于計數狀態。另一方面，Q12輸出的該2HZ脈沖信號經C11、R2充放電回路耦合到由IC2的與非門N7、R1、W1、C2組成的振蕩器回路，產生40KHZ的電振蕩，適當調整W1的阻值，使輸出頻率經比輸器A6(IC7，高電平為5V)配合于輸出電路(高電平為12V)，使之與發射探頭1的固有頻率(40KHZ)形成諧振，使輸出電流及功率達到最大值，該Q12的輸出2HZ脈沖信號，其高電平保證N7、R1、W1、C2組成的振蕩器回路在時序上(高電平)保證有0.3ms的發射(即12個脈沖)。聲波發射器的集成電路IC1的6個倒相緩沖轉換器(N1、N2、N3、N4、N5、N6)輸出采用全橋式接法，使探頭1的有效電壓加倍，在停止發射期間，電容器C1阻塞輸入信號中的直流成份，為使觸發脈沖取得最大能量，IC1電源端直接接入12V電源。至此，整個電路完成探測脈沖的發射過程和發射脈沖的計數過程。
當發射器1發射出去的聲波信號遇到車尾移動目標或其它障礙物時，則該聲波反射回來，由接收探測器2接收轉換為電信號(為40KHZ的脈沖信號)，該脈沖信號經A3進行交流放大后輸至比較器A5(脈沖信號比較)，由于在發射期間A5的輸入端3為高電平，故當A3放大后脈沖信號為高電平時，A5翻轉，輸出一個低電平，使N8、N9、N10組成的RS觸發器翻轉，使IC8的31腳(CNTINH)由高電平轉為低電平，禁止IC8計數，又N8、N9、N10組成的觸發器翻轉后，該低電平使R13、C12組成的電路通過電容器C12放電，使異或門N11的輸入腳1變為低電平，因而使N11的輸出為低電平，使IC8的34腳(STORE)由高電平變為低電平，導致計數器的狀態轉移到IC8的輸出鎖存器中，使IC8中的計數器計數到的脈沖信號由輸出鎖存器驅動顯示器進行顯示，顯示器顯示出的脈沖個數(即從發射器1發射出聲波到探測器2探測到其回波這段時間內計數器IC8計數到的IC4(Q12)端發出的脈沖個數)，即為障礙物與車尾探測器之間以厘米計算的實際距離。由于此時IC8處于鎖存顯示狀態，IC8停止計數，故顯示器處于穩定顯示狀態，至此，完成目標距離的顯示過程。由于IC4的輸出Q12其方波信號的頻率為2HZ，因而如果車尾目標不發生移動，則本實用新型顯示的目標距離將保持在各周期內都不變，如果車尾目標(障礙物)是移動的，則顯示器顯示的目標距離隨著移動的距離變動，不斷跟蹤目標距離，以起到提醒駕駛員操作的目的。
本實用新型的測距報警功能是這樣實現的(見圖2)，當本實用新型處于聲波發射工作狀態時，由于此時由N8、N9、N10組成的RS觸發電路的輸出端為高電平(即CNTNH為高電平)，該高電平加至IC9的2腳，使IC9的輸出腳3為低電平，故此時二極管D6、D7不發光，二蜂鳴器不響；當本實用新型處于接收工作狀態時，因此時N8、N9、N10組成的RS觸發器輸出為低電平，該低電平加至IC9的2腳，故IC9的輸出腳3翻轉，變為高電平，此時二發光二極管D6、D7發光提醒駕駛員注意，同時二蜂鳴器發出蜂鳴報警聲，實現同時進行聲光報警。
本實用新型探測過程中各有關集成電路的工作時序圖見圖3，IC4的輸出Q12端的波形為2HZ脈沖信號，在Q12為高電平時，N7、R1、W1、C2組成的振蕩電路的輸出經A6比較器后輸出0.3ms的脈沖振蕩信號，圖中A6－7代表A6第7腳的輸出信號的波形，該脈信號轉換成聲波信號經發射器1向外發射，探測器2探測到該聲波信號后，將其轉換為40KHZ電脈沖信號輸至放大器A3，使A3的輸出成為一脈沖信號，圖中A3－8表示放大器A3的8腳輸出信號波形；在該脈沖信號的上升沿，IC8內部禁止輸入信號即圖中的信號波形10向高電平翻轉，存儲輸入信號即圖中的信號波形11向低電平翻轉，當沒有探測信號輸入時，IC8內部禁止輸入信號即圖中的信號波形12和存儲輸入信號即圖中民信號波形13均在Q12的下降沿翻轉。
本實用新型的防盜報警功能是這樣實現的，如圖4所示，集成電路IC12由A8、A9、A10組成為一四運算放大器(如IN4148)，IC10由A7組成，為一高增益單運算放大器(如A3140)，IC14為一單時基電路(如ICM7555)。IC11的輸出電壓(9V)為A7、A8、A9、A10提供工作電壓，IC13的輸出電壓(5V)為A10提供基準電壓，工作時，合上S3，則IC14及其外圍電阻W4、電容器C25、C26組成的CMOS振蕩器通過調整參數(W4阻值)可產生滿幅方波振蕩信號(頻率為40KHZ)并驅動超聲波發射器T連續發射40KHZ的超聲波信號(該信號(在選定C25、C26參數時)可通過調節W4獲得)，超聲波接收器R和AA8、A9連同比輸器A10組成接收機，當有人撬動車門或進入車內時，則發射器T發出的聲波信號遇到人體發生反射，由超聲波多普勒效應，反射回來的超聲波會發生頻率偏移，則超聲波接收器R將接收到二個不同頻率組成的拍頻(40KHZ和偏移頻率)，此拍頻信號經運算放大器A放大和D8檢波后濾掉40KHZ的信號，由C19、R27組成的低通濾波器檢出多普勒信號，再經運算放大器A8放大，D9、D10整流后，將多普勒信號轉換成直流電平，再經過運放A9進行對數放大后，送至比較器A10，由于基準電壓為5V，當放大信號超過5V時(即高電平)，比較器A10翻轉，輸出高電平，推動三極管BG導通，使繼電器線圈J得電，吸合觸點。由于觸點是并接在汽車喇叭電路的開關接鈕上，故使汽車喇叭自動鳴號，以示報警，直至目標離開發射區才停止。當無人進入車內時，由于電路設計，使A10的輸入比較電壓低于5V(約3V)，故比較器A10不工作，無報警信號。
本實用新型的優點是當進行倒車時，可以指示車后目標距離，同時發出聲光報警，利于駕駛員進行必要的操作，且不增加駕駛員的操作負擔，當有外人入車時，可以鳴喇叭進行報警，起到防盜作用。
實施例按本實用新型技術解決方案設計的一種車用測距、防盜雷達，其外殼全部采用塑料件，集成電路IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9、IC10、IC11、IC12、IC13、IC14分別采用CD4049、CD4093、7805、CD4060、LM324、CD4030、LM393、ICM7224、ICM7555、CA3140、7809、LM324、7805、ICM7555，發射器采用T40－16K，接收器采用R40－16K，數碼管采用LTS546R，其它均為市售電阻電容二極管，三極管BG采用了DG8，蜂鳴器采用HMBOSM，其有效測量距離為人≤3m，物體≤5m，防盜距離人≤2m。
權利要求1.一種車用測距、防盜雷達，由測距顯示、報警和防盜報警二部分組成，包括IC1-IC14十四塊集成電路以及聲波發射器、接收器、數碼管、蜂鳴器等；其特征在于六倒向緩沖轉換器IC1的二輸出端2和4(N1的2和N2的4)接發射器1的負極，其二輸出端12和15(N5的12和N6的15)接該發射器1的正端；探測器2的正端接低功耗四運算放大器IC5的輸出腳14(A4的輸出端14)，負端接人一電阻R9后人其輸入端9(A3的輸入端9)；14位串行二進制計數分頻/振蕩器IC4的2腳(Q12)接入IC8的33腳(RESET)，又接入電容器C11后接至IC2的1腳(N7的輸入腳1)，其9腳(CIC)接入計數、鎖存、譯碼、驅動器IC8的34腳(CNT)，接入電容C10和電阻R12后與其11腳(RS)相接，電容器C10與電阻R12的接點間接入由可變電阻W2和電阻R11組成的串聯回路后接入14位串行二進制計數分頻/振蕩器IC4的10腳(RiS)；二輸入四與非門施密特觸發器IC2的2腳(N7的輸入腳2)接入電容器C2后接地，其輸出腳3(N7的輸出)接入由電阻R1和可變電阻W1組成的串聯回路后接至其2腳(N7的輸入腳2)，又其1腳(N7的輸入端1)接至低功耗、四運算放大器IC5的輸入腳3(A1的輸入端3)，該低功耗、四運算放大器IC2的另一輸入端2(A2的輸入端2)接至低功耗低失調電壓雙比較器IC7的6腳(A6的輸入端6)；二輸入器與非門施密特觸發器IC2的輸出腳10(N9的輸出端10)接入電容器C12和R13組成的串聯回路后至5V電源(即三端穩壓器IC13的輸出端)，又直接接至計數、鎖存、譯碼、驅動器IC8的31腳(CNTINH)，單時基電路IC9的2腳；電容器C12和R13的接點間接入四異或門電路IC6的1腳(N11的輸入端)，IC6的2腳(N11的輸入端2)接地，其輸出端3接入計數、鎖存、譯碼、驅動器IC8的34腳(STORE)；單時基電路IC14的3腳串接可變電阻W4后接人其2腳，其6腳和5腳分別接入電容器C26和C25后接至地，又在其3腳和地之間接有一發射器T；三端穩壓器IC11的輸出端(9V)串聯電阻R22和R23后接入一接收器R至地；低功耗，四運算放大器IC12的輸人端12(A10的輸人端12)接至其8腳(A9的輸出端8)，其13腳(A10的另一輸入端13)接比較電平(5V)；三極管BG的集電極串人一繼器線圈后至三端穩壓器IC11的輸出(9V)。
2.根據權利要求1所述之雷達，其特征在于14位串行二進制計數／分頻／振蕩器IC2的外接電阻R12、W2、R11、C10的參數選擇使其振蕩輸出頻率(即其9腳輸出)為17.05KHZ。
3.根據權利要求1所述之雷達，其特征在于二輸入四與非門施密特觸發器IC2的輸出端3(N7的輸出)和輸入端2(N7的輸入端2)中所接電阻R1、W1及其2端(N7的輸入端2)所接的電容器C2的參數選擇使其能產生0.3ms振蕩脈沖信號。
4.根據權利要求1所述之雷達，其特征在于二輸入四與非門施密特觸發器IC2的外接電阻W4、電容器C25、C26、的參數選擇使其產生頻率為40KHZ滿幅方波振蕩信號。
5.根據權利要求1所述之雷達，其特征在于繼電器J的二觸點并接在汽車喇叭的按鈕開關上。
6.根據權利要求1所述之雷達，其特征在于其發射器和接收器R是配對的。
專利摘要一種車用測距、防盜雷達，由集成電路IC
文檔編號G01S17/88GK2140530SQ9221853
公開日1993年8月18日 申請日期1992年8月19日 優先權日1992年8月19日
發明者桑玉根, 張亞忠 申請人:南京無線電一廠
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
