本实用新型涉及超声波测量技术领域，尤其是涉及一种超声波测距电路。
背景技术：
目前，测距是很多时候都要面对的问题，考虑到超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。
但是，超声波传感器的频率会有差异，对于超声波的控制，控制电路的频度与超声波发生器本身的频率进行匹配，是利用超声波测距中要重点关注的。
同时，超声波传输的远近与其功率有关，当功率不够大时，其传输距离就不会太远，这样对于距离比较远的测量就无法进行。
因而，对超声波测距的应用，对其频率与功率的控制是目前亟待解决的问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种超声波测距电路，包括调频电路、调压电路，对超声波发生器进行频率与功率的控制，扩大超声波测距装置的适用范围。
本实用新型的上述实用新型目的通过以下技术方案得以实现：
一种超声波测距电路，包括控制电路、调频电路、调压电路、传感器电路，控制电路分别与调频电路、调压电路连接，调频电路分别与调压电路、传感器电路连接，控制电路用于控制传感器电路发射超声波并接收反射回来的超声波信号，控制电路通过调频电路调整传感器电路的发射频率，通过调压电路调整传感器电路的发射功率。
本实用新型进一步设置为：调频电路包括依次连接的交直流转换电路、滤波电路、调频放大电路，交直流转换电路的输入端连接控制电路的一个输出端，其输出端连接滤波电路，用于根据控制电路输出的调频控制信号控制交直流转换电路的输出频率，并传输给传感器电路；滤波电路用于对传感器的接收信号进行滤波，调频放大电路用于对传感器的接收信号进行放大后传输给控制电路。
本实用新型进一步设置为：交直流转换电路包括原边线圈、副边线圈、第一功率管，控制电路的输出端连接第一功率管的控制端，第一功率管的输入端连接原边线圈的一端，原边线圈的另一端连接调压电路的输出端，第一功率管的输出端接地；副边线圈的两端连接传感器电路和滤波电路，用于控制传感器电路按照交直流电路的频率进行发射。
本实用新型进一步设置为：调频放大电路包括依次连接的调频二级放大电路，用于对传感器接收到的超声波信号进行放大。
本实用新型进一步设置为：调压电路包括依次连接的数模转换电路、调压放大电路、电压转换电路；数模转换电路的输入端连接控制电路，其输出连接调压放大电路，经过电压转换电路后，输出端连接调频电路的电源端。
本实用新型进一步设置为：电压转换电路包括跟随电路、第二功率管、第三功率管，第二功率管的控制端连接跟随电路的输出端，其输入端连接第三功率管的控制端，其输出端接地；第三功率管的输入端连接第二电源的正端，其输出端通过第一电阻连接第一电容的一端、调频电路的一个输入端、跟随电路的负输入端，第一电容的另一端接地，跟随电路的正输入端连接调压放大电路的输出端。
本实用新型进一步设置为：还包括通讯电路，与控制电路连接，用于与上位机进行通讯。
本实用新型进一步设置为：通讯电路采用485通讯电路。
本实用新型进一步设置为：还包括测温传感器电路，与控制电路连接，用于检测超声波测距电路所处环境温度，控制电路根据温度对测量结果进行修正。
本实用新型进一步设置为：控制电路包括控制芯片及控制外围电路，控制外围电路包括由晶振组成的时钟电路。
与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果为：
1.本申请通过设置调频电路，对超声波的频率进行调整，扩大了超声波的发射频率范围，缩小了超声波测距时的盲区范围；
2.进一步地，本申请通过设置调压电路，通过调频电路增大超声波的功率，扩展了超声波测距范围；
3.进一步地，本申请通过控制电路对调频电路、调压电路进行控制，简化了控制过程，提高了自动化程度。
附图说明
图1是本实用新型的一个具体实施例的电路结构示意图；
图2是本实用新型的一个具体实施例的调频电路结构示意图；
图3是本实用新型的一个具体实施例的调压电路结构示意图；
图4是本实用新型的一个具体实施例的控制电路示意图；
图5是本实用新型的一个具体实施例的调频电路示意图；
图6是本实用新型的一个具体实施例的调频放大电路示意图；
图7是本实用新型的一个具体实施例的数模转换电路示意图；
图8是本实用新型的一个具体实施例的调压放大电路示意图；
图9是本实用新型的一个具体实施例的通讯电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
具体实施例一
本实用新型的一种超声波测距电路，如图1所示，包括控制电路、调频电路、调压电路、传感器电路、通讯电路。控制电路分别与调频电路、调压电路、通讯电路连接，调频电路分别与调压电路、传感器电路连接，控制电路用于控制传感器电路发射超声波并接收反射回来的超声波信号，控制电路通过调频电路调整传感器电路的发射频率，通过调压电路调整传感器电路的发射功率，通过通讯电路实现与外部的通讯。
如图2所示，调频电路包括依次连接的交直流转换电路、滤波电路、调频放大电路，交直流转换电路的输入端连接控制电路的一个输出端，其输出端连接滤波电路，用于根据控制电路输出的调频控制信号控制交直流转换电路的输出频率，并传输给传感器电路；滤波电路用于对传感器的接收信号进行滤波，调频放大电路用于对传感器的接收信号进行放大后传输给控制电路。
交直流转换电路包括原边线圈、副边线圈、第一功率管，控制电路的输出端连接第一功率管的控制端，第一功率管的输入端连接原边线圈的一端，原边线圈的另一端连接调压电路的输出端，第一功率管的输出端接地；副边线圈的两端连接传感器电路和滤波电路，用于控制传感器电路按照交直流电路的频率进行发射。
调频放大电路包括依次连接的调频一级、调频二级放大电路，用于对传感器接收到的超声波信号进行放大。
如图3所示，调压电路包括依次连接的数模转换电路、调压放大电路、电压转换电路；数模转换电路的输入端连接控制电路，其输出连接调压放大电路，经过电压转换电路后，输出端连接调频电路的电源端。
电压转换电路包括跟随电路、第二功率管、第三功率管，第二功率管的控制端连接跟随电路的输出端，其输入端连接第三功率管的控制端，其输出端接地；第三功率管的输入端连接第二电源的正端，其输出端通过第一电阻连接第一电容的一端、调频电路的一个输入端、跟随电路的负输入端，第一电容的另一端接地，跟随电路的正输入端连接调压放大电路的输出端。
在本申请的一个具体实施例中，超声波测距电路还包括测温传感器电路，与控制电路连接，用于检测超声波测距电路所处环境温度，控制电路根据实际温度对测距结果进行修正。
控制电路包括控制芯片及控制外围电路，控制外围电路包括由晶振组成的时钟电路。
具体实施例二
本申请的一种超声波测距电路，其控制电路如图4所示，包括控制芯片u1及其处围电路，控制芯片的p2/p3脚连接晶振y1及电阻r66，p2脚通过电容c78接地，p3脚通过电容c77接地。晶振y1、电阻r66、电容c78、电容c77组成控制芯片u1的时钟电路，用于对控制芯片提供时钟。
引脚p1、p4、p18、p19、p20分别用于连接外部烧录设备，对控制芯片进行程序烧录。
引脚16连接测温设备u21，用于测量环境工作温度，并根据工作温度，对测量结果进行修正。
引脚p6输出脉冲信号到调频电路的输入端，引脚p7连接调频放大电路的输出端，传输超声波传感器接收到的返回信号并放大后的信号。
引脚p8、p9输出数字信号给调压电路中的输入端，用于输出数字信号到调压电路。
引脚p10、p11、p12连接通讯电路，用于与通讯电路进行通讯。
调频电路中的交直流转换电路，如图5所示，包括原边线圈、副边线圈、第一功率管q10。
控制电路的p6引脚经过电容c84连接第一功率管q10的栅极，第一功率管q10的源极接地，漏极接原边线圈的一端，原边线圈的另一端接adj1端；同时，在原边线圈的两端之间并联稳压管d39/二极管d40的串联组合，其中二极管d40的正极连接第一功率管q10的漏极，稳压管d39的正极连接adj1端。
第一功率管q10的栅极还通过电阻r86连接到地。
第一功率管为n型cmos管。
副边线圈的两端连接滤波电容c83的二端、传感器电路的二端、降压电路的二端，副边线圈的两端用于给传感器电路供电。
降压电路包括串联连接的电阻r78/r82/二极管d41，其中二极管d41的正极连接r82的一端，负极接副边线圈的一端、副边地。
二极管d41的二端并联二极管d42、滤波电路，其中二极管d41的正极连接二极管d42的负极。
滤波电路的输出端v1连接调频放大电路的输入端。
如图6所示，调频放大电路包括芯片u4，芯片u4包括第一放大器与第二放大器，调频放大电路由第一放大器、第二放大器组成的二级放大，第一放大器的正输入端连接滤波电路的输出端v1，其负输入端接电阻r85/r79的一端，电阻r85的另一端接副边地，电阻r79的另一端连接第一放大器的输出端、第二放大器的正输入端，第二放大器的负输入端接电阻r80/r87的一端，电阻r87的另一端接副边地，电阻r80的另一端连接第二放大器的输出端，第二放大器的输出端连接控制芯片u1的引脚p7。
副边地与直流地之间通过电阻r89隔离。
如图7所示，数模转换电路包括数模转换芯片u5，数模转换芯片u5的sda端连接控制芯片u1的引脚p9，其scl端连接控制芯片u1的p8引脚，数模转换芯片u5将控制芯片u1发送的数字信号转换为模拟量，由输出端vout进行输出，输出信号为v2。
sda端、scl端分别通过上拉电阻r92/r93连接电源。
芯片u5采用低电压直流电源。
如图8所示，芯片u6包括第三放大器、第四放大器电路，第三放大器的正输入端连接数模转换电路的输出v2，其负输入端接电阻r94/r95的一端，电阻r95的另一端接直流地，电阻r94的另一端连接第三放大器的输出端、第四放大器的正输入端；第三放大器及其外围电路组成调压放大电路，第四放大器及其外围电路组成电压转换电路。芯片u6采用高电压直流电源。
第四放大器的输出端连接第二功率管q11的栅极，第二功率管q11的源极接电源地，其漏极连接第三功率管q12的栅极；第三功率管q12的漏极连接高电压电源正极；在第三功率管q12的漏极与栅极之间并联有电阻r90；在第二功率管q11的源极与栅极之间并联有电阻r91。
第三功率管q12的源极连接电阻r1、电容c94的串联组合，电阻r1、电容c94的连接点连接第四放大器的负输入端、调频电路的adj1端；电容c94的两端并联电阻r2，用于电容c94的放电。
其中第二功率管q11为型cmos管，第三功率管q12为p型cmos管。
第二功率管q11、第三功率管q12都工作在放大状态，通过控制第二功率管q11、第三功率管q12的导通角，控制流过第三功率管q12的源极电流，从而控制电容c94上的充电电压大小，进而调整调频电路的输出电压。
如图9所示，通讯电路采用485通讯方式，包括485芯片u7,其ro通讯端连接控制芯片u1的引脚p12，其di通讯端连接控制芯片u1的引脚p10，其re/de通讯端同时连接控制芯片u1的引脚p11，其a端通过电阻r73后，连接双端稳压管d37的一端、双端稳压管d38的一端；其b端通过电阻r68后，连接双端稳压管d37的另一端、双端稳压管d36的一端；双端稳压管d38、d36的另一端接地。
同时，在其a输出端分别接保险r72，b输出端分别接保险r67用于保护芯片u7。
通过这种连接实现也控制芯片u1的通讯。
本实施例的实施原理为：在电路上电后，控制芯片u1从引脚p9/p8输出数字信号d，经过数模转换电路后，转换为模拟量a，模拟量a经过调压放大电路进行放大，再经过电压转换电路，将模拟量a转换为模拟量b，模拟量b作为调频电路的输入电压，交直流转换在控制芯片u1的脉冲信号控制下，转换为一定频率的交流信号，其频率由控制芯片u1控制。
交流信号经过电容滤波后，给超声波传感器提供电源，超声波传感器发射超声波信号w1。
超声波接收反射回来的超声波信号w2，经过分压电路与滤波电路后，再经过调频放大电路放大后，得到超声波信号w3，传输给控制芯片u1，控制芯片u1计算超声波信号w2与w1之间的传输时间，结合超声波的传播速度，计算出要测量的距离，再结合工作温度，对距离进行修正，得到精确的距离值。
控制芯片通过控制数字信号d控制超声波传感器的输出功率，通过控制调频电路的频率，控制超声波传感器的工作频率，从而扩大测量工作频率范围，扩展测量距离范围。
控制芯片u1将计算得到的距离值，通过通讯电路传输给上位机。
本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。
1.一种超声波测距电路，其特征在于：包括控制电路、调频电路、调压电路、传感器电路，控制电路分别与调频电路、调压电路连接，调频电路分别与调压电路、传感器电路连接，控制电路用于控制传感器电路发射超声波并接收反射回来的超声波信号，控制电路通过调频电路调整传感器电路的发射频率，通过调压电路调整传感器电路的发射功率。
2.根据权利要求1所述的超声波测距电路，其特征在于：调频电路包括依次连接的交直流转换电路、滤波电路、调频放大电路，交直流转换电路的输入端连接控制电路的一个输出端，其输出端连接滤波电路，用于根据控制电路输出的调频控制信号控制交直流转换电路的输出频率，并传输给传感器电路；滤波电路用于对传感器的接收信号进行滤波，调频放大电路用于对传感器的接收信号进行放大后传输给控制电路。
3.根据权利要求2所述的超声波测距电路，其特征在于：交直流转换电路包括原边线圈、副边线圈、第一功率管，控制电路的输出端连接第一功率管的控制端，第一功率管的输入端连接原边线圈的一端，原边线圈的另一端连接调压电路的输出端，第一功率管的输出端接地；副边线圈的两端连接传感器电路和滤波电路，用于控制传感器电路按照交直流电路的频率进行发射。
4.根据权利要求2所述的超声波测距电路，其特征在于：调频放大电路包括依次连接的调频二级放大电路，用于对传感器接收到的超声波信号进行放大。
5.根据权利要求1所述的超声波测距电路，其特征在于：调压电路包括依次连接的数模转换电路、调压放大电路、电压转换电路；数模转换电路的输入端连接控制电路，其输出连接调压放大电路，经过电压转换电路后，输出端连接调频电路的电源端。
6.根据权利要求5所述的超声波测距电路，其特征在于：电压转换电路包括跟随电路、第二功率管、第三功率管，第二功率管的控制端连接跟随电路的输出端，其输入端连接第三功率管的控制端，其输出端接地；第三功率管的输入端连接第二电源的正端，其输出端通过第一电阻连接第一电容的一端、调频电路的一个输入端、跟随电路的负输入端，第一电容的另一端接地，跟随电路的正输入端连接调压放大电路的输出端。
7.根据权利要求1所述的超声波测距电路，其特征在于：还包括通讯电路，与控制电路连接，用于与上位机进行通讯。
8.根据权利要求7所述的超声波测距电路，其特征在于：通讯电路采用485通讯电路。
9.根据权利要求1所述的超声波测距电路，其特征在于：还包括测温传感器电路，与控制电路连接，用于检测超声波测距电路所处环境温度，控制电路根据温度对测量结果进行修正。
10.根据权利要求1所述的超声波测距电路，其特征在于：控制电路包括控制芯片及控制外围电路，控制外围电路包括由晶振组成的时钟电路。
技术总结