[实用新型]两线制主动编码数字式超声波传感器探头

说明书

技术领域

本实用新型两线制主动编码数字式超声波传感器探头属于通信领域，特别是涉及一种超声波传感器探头。

背景技术

目前在压电超声波传感器技术方面，根据对信号的处理方式，分为无源和有源两种，无源方式下主机直接连接超声波传感器发射头，发射头的接收信号通过导线传递到主机后再作处理，此方式下幅度很小的接收信号通过长导线输送，很容易受到外界干扰，即使在加上屏蔽线也不能完全解决此问题；有源方式则是在传感器上加入放大线路，将传感器接收到的信号放大后，再通过导线传输到主机，这样能够增大信噪比，加强抗干扰性，目前常用的处理方式是主机先对传感器进行充电，然后再输入相应频率的脉冲波形，传感器内置电路将脉冲波形转换为发射电压驱动超声波发射头工作，同时将回波信号进行放大，叠加在电源线上传输给主机，主机再对信号进行分离，通常得到的还是模拟信号，虽然相比普通的无源探头信号增大了许多，但模拟信号依然容易受到干扰，包括电源上的干扰；部分有源线路中对模拟信号进行了转化，将模拟信号转换成了数字信号，但是没有对发射和接受进行有效的隔离，而且受到主机电源的局限，通常只能发送简单的仿数字信号，并非真正的数字信号，主机和传感器之间传递的信息受到了很大的限制。传感器内有内置的处理器，可以和主机同步或异步工作。

发明内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种主机和传感器之间通过数据接收模块及数据发送模块建立对等的通讯模式，相互之间的信息传输是编码方式，提高在传输过程中的抗干扰性，实现总线式信息传递，节省成本的两线制编码数字式超声波传感器探头。

本实用新型的目的是通过以下措施来实现的，两线制主动编码数字式超声波传感器探头是由主机和传感器组成，主机与传感器之间通过两条导线连接，一条为信号线，一条为地线。在传感器内置电路中可以由主控模块、数据传输模块、超声波发射模块、超声波回波放大处理模块、电源模块组成。在工作过程中，主机通过信号线与传感器连接，在双方不产生通讯的时候，信号线保持高电平，此时信号线起到电源线的作用，传感器内部电路中的两个独立的电源模块储存电源。当主机和探头之间需要通讯的时候，电源模块利用储存的电能保证内置电路的正常工作，此时信号线作为数据传输用，主机通过信号线发出数字编码指令，传感器中的数据传输模块接收到信息并传递到主控模块，主控模块可以控制超声波发射模块进行工作，驱动超声波传感器。主控模块解读指令信息，控制超声波发射模块和超声波回波放大处理模块，驱动超声波传感器发射头发射和接收信息，通过主控模块进行计算，并将信息用数字编码方式送出，由数据传输模块传送到主机。

在传感器内置电路中设计有数据传输模块，使得探头和主机之间可以在两线连接的方式下进行双向数字信号传输。探头在+5VDC的电源下工作，内部不做直流升压或降压即可满足内部电路供电要求。

本实用新型设计的传感器，设计了专门的数据传输模块(A)，使得信号线能够实现供电和双向数字信号传输的功能。在数据传输过程中，外部数字信号通过R7连接到主控模块(B)的输出端，主控芯片读取相应的数字信号。当超声波探头需要向外界发送信号时，利用数据传输模块中的三极管改变信号线上的逻辑状态，使得主机能够读取到信号线上的数据，从而达到数据传输的目的。

主机和传感器之间的通讯为数字信号通讯，可以双向通讯，传输的信息为编码数字信号。

主机和探头之间的通讯采用数字信号，通过数据传输模块进行数据交换，实现双向通讯，数字信号是编码式的，可以根据具体要求设定编码方式，将需要传递的信息转换成数字编码进行传递。

在探头与主机进行数据交换的过程中，由于传感器内部具有带MCU处理器的主控模块，主控模块可执行主机要求的各项协议规定的命令，并可以控制传感器内的其它模块进行不同方式的工作。

传感器内置电路对电源处理分开为两个独立的模块，分别给内部不同的处理模块提供电源，一个电源模块提供超声波发射的电源，连接在超声波发射模块的电源端，一个电源模块提供其他功能模块的电源。

在传感器内置电路中设计有超声波发射模块和超声波回波放大处理模块。超声波发射模块和超声波回波放大处理电路直接连接在超声波传感器发射头上，在主控模块控制下发射超声波并将回波放大处理后返回主控模块进行分析。