[实用新型]一种超声波测距芯片

说明书

本申请公开了一种超声波测距芯片，为了解决无法精确控制反射信号的增益以及区分反射信号和余震信号的难题。所采用的技术方案为内部集成有逻辑控制电路以及连接到逻辑控制电路的超声波发射电路、时间增益模块、幅度比较判决电路，逻辑控制电路根据接收到的测距触发信号启动超声波发射电路，时间增益模块用以对接收到的反射信号随时间进行动态增益；幅度比较判决电路通过比较时间增益模块输出值与预设阈值判断是否有回声信号，且能区分余震信号；逻辑控制电路根据回声信号将测得距离输出为一段脉冲宽度。本申请降低了器件和、焊接成本；缩小了电路板体积，对低功耗系统非常有利；减小了电路板噪声，能放大远距离微弱反射信号，实现更远距离测距。

技术领域

本申请涉及超声波测距技术领域，具体涉及一种超声波测距芯片。

背景技术

超声波测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，在较恶劣的环境(如含粉尘)具有一定的适应能力，用途极度广泛。例如，测量身高，倒车雷达，机器人避障，无人机避障，建造房屋等，超声测距仪的优点是：仪器造价比光波测距仪低，省力、操作方便。由于超声波易于定向发射，方向性好，强度好控制，它的应用价值己被普遍重视。

超声波测距是指利用声波在空气中传播速度和时间来测算距离。通过发送的超声波和接受遇到障碍物反射回来的超声波之间的时间差，结合声音传播速度，计算出模块到前方障碍物的距离。

如图1所示，最常用的超声测距的方法是回声探测法，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时计数器开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物面阻挡就立即反射回来，超声波接收器收到反射回的超声波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物面的距离s，即： s＝340t/2。

超声波测距有两个关键技术点：

1.超声波的幅度随着距离的增加而衰减，这样近距离的反射超声波信号幅度大，远距离的反射超声波信号幅度小。接收端信号放大器需要动态调整反射信号的增益，放大到合适幅度的信号，比较器才能正确分辨出回声信号到达时间。

2.超声波发射探头刚刚发射完超声波信号后，在短时间内接受探头会收到发射端的余震信号，如何区别反射信号和余震信号成了技术难点。

现有的超声波测距模块都是用分立器件搭的，需要多个运算放大器以及电阻电容做模拟信号的放大和整形，信号幅度判断，并且还需要单片机做逻辑控制。因而成本高，体积大，功耗高，不利于小型化和低功耗设计。

现有的测距模块在接收端信号放大的时候，单纯的利用运算放大器和电阻电容网络，无法精确的控制反射信号的增益，无法正确区分反射信号和余震信号，只能屏蔽发射后的一段时间，在这段时间无法测距，造成盲区大或者盲区距离不稳定。也有在PCB板上用分离的模拟器件搭建的减小盲区的测距系统，但一致性不好，且增加的模拟器件成本高很多。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种超声波测距芯片，利用芯片内部逻辑电路控制时间增益模块实现时间增益调节，消除余震影响，减小测距盲区，扩大测量距离，一枚芯片再加极少数的外围电路就能实现超声波测距功能。所采用的技术方案如下：

一种超声波测距芯片，内部集成有逻辑控制电路以及连接到所述逻辑控制电路的超声波发射电路、时间增益模块、幅度比较判决电路，所述逻辑控制电路根据接收到的测距触发信号启动超声波发射电路，时间增益模块用以对接收到的反射信号随时间进行动态增益；所述幅度比较判决电路通过比较所述时间增益模块的输出值与预设阈值判断是否有回声信号，且能区分余震信号；所述逻辑控制电路根据所述回声信号将测得距离输出为一段脉冲宽度。

具体地，所述时间增益模块包括依次连接的时间增益控制电路、时间增益调节电路；所述幅度比较判决电路预设所述阈值，当时间增益调节电路的输出值超过所述阈值时，所述幅度比较判决电路输出高电平。