CN203595540U - 控制收发一体型超声波传感器收发状态的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及控制收发一体型超声波传感器收发状态的控制电路，它包括结构相同的用于控制超声波传感器A的A电路和超声波传感器B的B电路，A电路中电感器Ⅰ的一端与超声波传感器A的正极连接，另一端连接双向控制开关Ⅰ，双向控制开关Ⅰ的一条支路连接双向控制开关Ⅱ，另一条支路连接驱动电源Ⅰ，双向控制开关Ⅱ的一条支路连接理想电源Ⅰ；电感器Ⅱ的一端与超声波传感器A的负极连接，另一端连接双向控制开关Ⅲ，双向控制开关Ⅲ的一条支路连接驱动电源Ⅱ，另一条支路连接理想电源Ⅱ；B电路中双向控制开关Ⅴ的另一条支路与双向控制开关Ⅱ的另一条支路连接。该控制电路尽可能地使一对超声波传感器能准时收发超声波、屏蔽干扰。

Description

控制收发一体型超声波传感器收发状态的控制电路

技术领域

本实用新型涉及气体仪表技术领域，具体涉及一种超声波流量计的流量测量方法。

背景技术

现有技术中，目前常用的家用气体表主要为膜式气体表，其计量精度受温度和压力的影响很大。随着科学技术的发展，超声波流量计应运而生，它是采用新型的测量技术，与传统气体表相比，具有不接触被测介质，精度高，稳定性好，大量程比特征，构造简单、机械性可动部分少，体积小，重量轻等优点。超声波流量计流量测量采用的技术主要是声速测量技术，基本原理是在气体流道的上下游安装至少一对超声波传感器，然后利用该成对的超声波传感器收发超声波，通过测量超声波在流体中传播时所载流体的流速信息来测量流体流量。

超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。它主要包括由压电晶片，压电晶片在电压的激励下发生振动，从而产生具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播的超声波。目前使用的超声波传感器分两类，一类为单收单发型，即超声波发射和接收分开，一个探头用于超声波发射，另一个探头用于超声波接收，此类传感器结构复杂，成本较高 ；另一类为收发一体型，即使用一个探头发射和接收超声波，目前使用在超声波流量计上的超声波传感器多为收发一体型，由于这种超声波传感器在超声波发射完后易对接收信号造成干扰，极大的影响了此类传感器的检测距离，从而降低了超声波流量计对流量监测的精度。 

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是：提供一种控制超声波传感器收发超声波的控制电路，通过控制超声波传感器的收发状态，尽可能地达到准时收发超声波、屏蔽干扰的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：控制收发一体型超声波传感器收发状态的控制电路，包括电感器Ⅰ，电感器Ⅱ，电感器Ⅲ1和电感器Ⅳ，所述电感器Ⅰ的一端用于连接超声波传感器A的正极，电感器Ⅰ的另一端连接双向控制开关Ⅰ，所述双向控制开关Ⅰ的一条支路连接双向控制开关Ⅱ，双向控制开关Ⅰ的另一条支路连接驱动电源Ⅰ，双向控制开关Ⅱ的一条支路连接理想电源Ⅰ；

所述电感器Ⅱ的一端用于连接超声波传感器A的负极，电感器Ⅱ的另一端连接双向控制开关Ⅲ，所述双向控制开关Ⅲ的一条支路连接驱动电源Ⅱ，另一条支路连接理想电源Ⅱ；

所述电感器Ⅲ的一端用于连接超声波传感器B的正极，电感器Ⅲ的另一端连接双向控制开关Ⅳ，所述双向控制开关Ⅳ的一条支路连接双向控制开关Ⅴ，双向控制开关Ⅳ的另一条支路连接驱动电源Ⅲ，所述双向控制开关Ⅴ的一条支路连接理想电源Ⅲ；

所述双向控制开关Ⅴ的另一条支路与双向控制开关Ⅱ的另一条支路通过电阻连接形成输出支路，还包括一个电阻，所述电阻的一端连接在输出支路上；

所述电感器Ⅳ的一端用于连接超声波传感器B的负极，电感器Ⅳ的另一端连接双向控制开关Ⅵ，所述双向控制开关Ⅵ的一条支路连接驱动电源Ⅳ，双向控制开关Ⅵ的另一条支路连接理想电源Ⅳ。

作为优化，所述电感器Ⅰ，电感器Ⅱ，电感器Ⅲ和电感器Ⅳ的容量均为10uH~ 40mH。所述理想电源Ⅰ，理想电源Ⅱ，理想电源Ⅲ和理想电源Ⅳ34均为0~5V。所述驱动电源Ⅰ，驱动电源Ⅱ，驱动电源Ⅲ和驱动电源Ⅳ均为-30~30V。

相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提供的控制收发一体型超声波传感器收发状态的控制电路实现了超声波传感器驱动方式的差分驱动模式，减小了功耗的同时保证驱动稳定可靠。

2、该控制电路通过控制超声波传感器的收发状态，尽可能使一对超声波传感器能准时收发超声波、屏蔽干扰，从而超声波传感器可以更加传感器小型化、重量最轻可降至4.5g，安装方便。

3、这种传感器控制电路采用差分驱动方式，能够在较小的功耗及电压下驱动小而薄的晶片发出较强的超声波信号，因此传感器可以做的很小，重量最轻可降至4.5g且安装方便，适用于家用的超声波燃气表。

4、该控制电路通过精准控制超声波传感器的收发状态，可使一对超声波传感器能准时收发超声波、屏蔽干扰，可靠性高、一致性好。

附图说明

图1为实施例中控制收发一体型超声波传感器收发状态的控制电路的原理图。

图中， 11为电感器Ⅰ，12为电感器Ⅱ，13为电感器Ⅲ，14为电感器Ⅳ；21为双向控制开关Ⅰ，22为双向控制开关Ⅱ，23为双向控制开关Ⅲ，24为双向控制开关Ⅳ，25为双向控制开关Ⅴ，26为双向控制开关Ⅵ；31为理想电源Ⅰ，32为理想电源Ⅱ，33为理想电源Ⅲ，34为理想电源Ⅳ； 41为驱动电源Ⅰ，42为驱动电源Ⅱ，43为驱动电源Ⅲ，44为驱动电源Ⅳ；5为超声波传感器A，6为超声波传感器B，电阻7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：如图1所示，控制收发一体型超声波传感器收发状态的控制电路，包括电感器Ⅰ11、电感器Ⅱ12，电感器Ⅲ13和电感器Ⅳ14，电感器Ⅰ11的一端用于连接超声波传感器A的正极，电感器Ⅰ11的另一端连接双向控制开关Ⅰ21，双向控制开关Ⅰ21的一条支路连接双向控制开关Ⅱ22，双向控制开关Ⅰ21的另一条支路连接驱动电源Ⅰ41，双向控制开关Ⅱ22的一条支路连接理想电源Ⅰ31；

电感器Ⅱ12的一端用于连接超声波传感器A的负极，电感器Ⅱ12的另一端连接双向控制开关Ⅲ23，所述双向控制开关Ⅲ23的一条支路连接驱动电源Ⅱ42，另一条支路连接理想电源Ⅱ32；

电感器Ⅲ13的一端用于连接超声波传感器B的正极，电感器Ⅲ13的另一端连接双向控制开关Ⅳ24，所述双向控制开关Ⅳ24的一条支路连接双向控制开关Ⅴ25，双向控制开关Ⅳ24的另一条支路连接驱动电源Ⅲ43，所述双向控制开关Ⅴ25的一条支路连接理想电源Ⅲ33；

双向控制开关Ⅴ25的另一条支路与双向控制开关Ⅱ22的另一条支路连接形成输出支路，还包括一个电阻7，电阻7的一端连接在输出支路上；

电感器Ⅳ14的一端用于连接超声波传感器B的负极，电感器Ⅳ14的另一端连接双向控制开关Ⅵ26，所述双向控制开关Ⅵ26的一条支路连接驱动电源Ⅳ44，双向控制开关Ⅵ26的另一条支路连接理想电源Ⅳ34。

其中电感器Ⅰ11，电感器Ⅱ12，电感器Ⅲ13和电感器Ⅳ14的容量均为10uH~ 40mH，理想电源Ⅰ31，理想电源Ⅱ32，理想电源Ⅲ33和理想电源Ⅳ34均为0~5V，驱动电源Ⅰ41，驱动电源Ⅱ42，驱动电源Ⅲ43和驱动电源Ⅳ44均为-30~30V。

本实用新型的工作原理是：当超声波传感器A5用于发射超声波时，双向控制开关Ⅰ21接通驱动电源Ⅰ41所在支路，双向控制开关Ⅲ23接通驱动电源Ⅱ42所在的支路，超声波传感器A5正端负端均接入驱动，以给予更高的驱动能量，此时双向控制开关Ⅱ22接通理想电源Ⅰ31所在支路；超声波传感器B6用于接收超声波传感器A5发射超声波，双向控制开关Ⅳ24将驱动电源Ⅲ43所在的支路断开，双向控制开关Ⅳ24将双向控制开关Ⅴ25的所在的支路连通，双向控制开关Ⅴ25将理想电源Ⅲ33所在支路断开，将另一条支路连通，此时接收的超声波进入一个电阻7，电阻7的阻值为0~10欧，双向控制开关Ⅵ26将理想电源Ⅳ34所在支路连通。

当超声波传感器B6用于发射超声波时，双向控制开关Ⅳ24接通驱动电源Ⅲ43所在支路，双向控制开关Ⅵ26接通驱动电源Ⅳ44所在支路，超声波传感器B6正端负端均接入驱动，以给予更高的驱动能量，双向控制开关Ⅴ25接通理想电源Ⅲ33所在支路；超声波传感器A5用于接收超声波传感器B6发射超声波，双向控制开关Ⅰ21将驱动电源Ⅰ41所在支路断开，双向控制开关Ⅰ21将双向控制开关Ⅱ22所在支路连通，双向控制开关Ⅱ22将理想电源Ⅰ31所在支路断开，将另一条支路接通，此时接收的超声波进入一个电阻7， 

双向控制开关Ⅲ23将理想电源Ⅱ32所在支路连通。

当超声波传感器A5和超声波传感器B6都不工作时，双向控制开关Ⅰ21接通双向控制开关Ⅱ22所在支路，双向控制开关Ⅱ22接通理想电源Ⅰ31所在支路，双向控制开关Ⅲ23接通理想电源Ⅱ32所在支路，双向控制开关Ⅳ24接通双向控制开关Ⅴ25所在支路，双向控制开关Ⅴ25接通理想电源Ⅲ33所在支路，双向控制开关Ⅵ26接通理想电源Ⅳ34所在支路。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行的修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.控制收发一体型超声波传感器收发状态的控制电路，其特征在于，包括电感器Ⅰ（11）、电感器Ⅱ（12），电感器Ⅲ（13）和电感器Ⅳ（14），所述电感器Ⅰ（11）的一端用于连接超声波传感器A的正极，电感器Ⅰ（11）的另一端连接双向控制开关Ⅰ（21），所述双向控制开关Ⅰ（21）的一条支路连接双向控制开关Ⅱ（22），双向控制开关Ⅰ（21）的另一条支路连接驱动电源Ⅰ（41），双向控制开关Ⅱ（22）的一条支路连接理想电源Ⅰ（31）；

所述电感器Ⅱ（12）的一端用于连接超声波传感器A的负极，电感器Ⅱ（12）的另一端连接双向控制开关Ⅲ（23），所述双向控制开关Ⅲ（23）的一条支路连接驱动电源Ⅱ（42），另一条支路连接理想电源Ⅱ（32）；

所述电感器Ⅲ（13）的一端用于连接与超声波传感器B的正极，电感器Ⅲ（13）的另一端连接双向控制开关Ⅳ（24），所述双向控制开关Ⅳ（24）的一条支路连接双向控制开关Ⅴ（25），双向控制开关Ⅳ（24）的另一条支路连接驱动电源Ⅲ（43），所述双向控制开关Ⅴ（25）的一条支路连接理想电源Ⅲ（33）；

所述双向控制开关Ⅴ（25）的另一条支路与双向控制开关Ⅱ（22）的另一条支路连接形成输出支路，还包括一个电阻（7），所述电阻（7）的一端连接在输出支路上；

所述电感器Ⅳ（14）的一端用于连接与超声波传感器B的负极，电感器Ⅳ（14）的另一端连接双向控制开关Ⅵ（26），所述双向控制开关Ⅵ（26）的一条支路连接驱动电源Ⅳ（44），双向控制开关Ⅵ（26）的另一条支路连接理想电源Ⅳ（34）。

2.如权利要求1所述的控制收发一体型超声波传感器收发状态的控制电路，其特征在于：所述电感器Ⅰ（11），电感器Ⅱ（12），电感器Ⅲ（13）和电感器Ⅳ（14）的容量均为10uH~ 40mH。

3.如权利要求1所述的控制收发一体型超声波传感器收发状态的控制电路，其特征在于：所述理想电源Ⅰ（31），理想电源Ⅱ（32），理想电源Ⅲ（33）和理想电源Ⅳ（34）均为0~5V。

4.如权利要求1所述的控制收发一体型超声波传感器收发状态的控制电路，其特征在于：所述驱动电源Ⅰ（41），驱动电源Ⅱ（42），驱动电源Ⅲ（43）和驱动电源Ⅳ（44）均为-30~30V。

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