[发明专利]基于超声波的障碍物探测装置以及清洁机器人

权利要求书

1.一种基于超声波的障碍物探测装置，其特征在于，包括主控芯片、信号发射单元、信号接收单元、收发切换单元以及收发一体超声波传感器；

所述收发切换单元受控于所述主控芯片，配置为用于将所述收发一体超声波传感器连接至所述信号发射单元或连接至所述信号接收单元；

所述信号发射单元连接在所述主控芯片和所述收发切换单元之间，配置为用于将所述主控芯片提供的发射驱动信号进行处理后发送至所述收发一体超声波传感器；

所述信号接收单元连接在所述主控芯片和所述收发切换单元之间，配置为用于对所述收发一体超声波传感器接收到的回波信号进行处理后发送至所述主控芯片。

2.根据权利要求1所述的障碍物探测装置，其特征在于，所述收发切换单元为双刀双掷模拟开关芯片，所述双刀双掷模拟开关芯片包括第一输入端、第二输入端、输出端和控制端；所述信号发射单元连接至所述第一输入端，所述信号接收单元连接至所述第二输入端，所述收发一体超声波传感器连接至所述输出端，所述主控芯片连接至所述控制端；所述双刀双掷模拟开关芯片基于所述控制端接收到的控制信号，选择性地将所述第一输入端和所述第二输入端的其中之一与所述输出端连通。

3.根据权利要求2所述的障碍物探测装置，其特征在于，所述双刀双掷模拟开关芯片包括：

用于形成为所述第一输入端的HSD1+引脚和HSD1-引脚；

用于形成为所述第二输入端的HSD2+引脚和HSD2-引脚，并且HSD2-引脚与地连接；

用于形成为所述输出端的D+引脚和D-引脚；

用于形成为所述控制端的S引脚；以及，

用于输入使能信号的引脚、用于接地的GND引脚和用于输入工作电源的V+引脚；

其中，在将所述第一输入端与所述输出端连通时，所述HSD1+引脚与所述D+引脚连接，所述HSD1-引脚与所述D-引脚连接；在将所述第二输入端与所述输出端连通时，所述HSD2+引脚与所述D+引脚连接，所述HSD2-引脚与所述D-引脚连接。

4.根据权利要求2所述的障碍物探测装置，其特征在于，所述主控芯片提供的发射驱动信号为PWM脉冲信号，所述信号发射单元将所述PWM脉冲信号进行处理形成为差分电压驱动信号，并将所述差分电压驱动信号通过所述收发切换单元发送至所述收发一体超声波传感器，以驱动所述收发一体超声波传感器发出超声波进行探测。

5.根据权利要求4所述的障碍物探测装置，其特征在于，所述信号发射单元包括第一反相器、第二反相器和第三反相器，所述主控芯片提供的PWM脉冲信号分别输入至所述第一反相器的输入端和所述第三反相器的输入端，所述第一反相器的输出端连接至所述第二反相器输入端，在所述第二反相器输出端和所述第三反相器的输出端之间获得所述差分电压驱动信号输出至所述双刀双掷模拟开关芯片的第一输入端。

6.根据权利要求2所述的障碍物探测装置，其特征在于，所述信号接收单元将从所述收发一体超声波传感器接收到的回波信号依次进行放大、整流和比较处理后形成探测信号，再将所述探测信号发送至所述主控芯片。

7.根据权利要求6所述的障碍物探测装置，其特征在于，所述信号接收单元包括运算放大器、整流二极管和比较器；其中，

所述运算放大器的正相输入端与放大基准电压连接，所述运算放大器的反相输入端通过依次连接的第四电阻和第一电容与所述回波信号连接，所述运算放大器的输出端通过第六电阻与所述整流二极管的输入端连接，所述运算放大器的输出端还通过第五电阻连接至所述运算放大器的反相输入端；

所述整流二极管的输出端与所述比较器的正相输入端连接，所述整流二极管的输出端还通过第二电容与地连接；所述比较器的反相输入端与比较基准电压连接，所述比较器的输出端连接至所述主控芯片以将处理后形成的探测信号发送至所述主控芯片，所述比较器的输出端还通过第七电阻连接至所述比较器的正相输入端。