一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于公共汽車障礙物檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置。該公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置，在所述公共汽車的前端和后端各設(shè)置至少一個超聲波傳感器，每個超聲波傳感器朝向公共汽車車身外側(cè)；所述每個超聲波傳感器的信號輸出端設(shè)置有對應(yīng)的一個超聲波信號處理電路，所述每個超聲波信號處理電路包括電壓比較器、三極管和聲音報(bào)警器，在每個超聲波信號處理電路中，所述電壓比較器的同相輸入端電連接對應(yīng)的超聲波傳感器的信號輸出端，所述電壓比較器的輸出端電連接三極管的基極；所述三極管的發(fā)射極接地，所述三極管的集電極在串接聲音報(bào)警器之后電連接直流電源。
【專利說明】一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于公共汽車障礙物檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前公共汽車具有龐大的車身，例如，普通公共汽車有9米長、2.5米高，空調(diào)車有11米長、2.8米高，這樣，會給駕駛員造成視覺盲區(qū)，大量駕駛員反應(yīng)公交車的左側(cè)(尤其是車輛左轉(zhuǎn)彎時)、正后方以及車前Im以內(nèi)(對身高不足1.3m的兒童)的地方都是視覺盲區(qū)，這些盲區(qū)會造成駕駛員觀測不到公共汽車周邊的情況，從而造成碾壓行人或電動車、自行車等事故的發(fā)生。
[0003]公共汽車前方的后視鏡可以幫助駕駛員看到車身兩側(cè)周圍的路況，但后視鏡看不到車輛后方和前方的路況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置。該公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置能夠避免在公共汽車附近的行人或電動車、自行車等被碾壓的情況發(fā)生。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置，在所述公共汽車的前端和后端各設(shè)置至少一個超聲波傳感器，每個超聲波傳感器朝向公共汽車車身外側(cè)；
[0007]所述每個超聲波傳感器的信號輸出端設(shè)置有對應(yīng)的一個超聲波信號處理電路，所述每個超聲波信號處理電路包括電壓比較器、三極管和聲音報(bào)警器，在每個超聲波信號處理電路中，所述電壓比較器的同相輸入端電連接對應(yīng)的超聲波傳感器的信號輸出端，所述電壓比較器的輸出端電連接三極管的基極；所述三極管的發(fā)射極接地，所述三極管的集電極在串接聲音報(bào)警器之后電連接直流電源。
[0008]本發(fā)明的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于:
[0009]所述超聲波傳感器為T/R-40系列通用型超聲波發(fā)射/接收傳感器，所述電壓比較器為LT311型電壓比較器。
[0010]在所述公共汽車的外部左側(cè)和外部右側(cè)各設(shè)置至少一個超聲波傳感器。
[0011]所述一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置，還包括用于向每個超聲波傳感器、每個超聲波信號處理電路提供直流電源的電源模塊。
[0012]所述聲音報(bào)警器固定在駕駛員操控臺上。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置能夠盡可能全面地檢測車輛周圍的所有路況，并且實(shí)現(xiàn)實(shí)時檢測，更好地降低碾壓事故的發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說明】[0014]圖1為本發(fā)明的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置的超聲波傳感器發(fā)射端電路結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置的超聲波傳感器接收端電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置的超聲波信號處理電路意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0019]參照圖1，為本發(fā)明的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。在公共汽車的前端、后端、外部左側(cè)和外部右側(cè)各設(shè)置至少一個超聲波傳感器，超聲波傳感器用于探測障礙物。設(shè)置的超聲波傳感器的個數(shù)可以根據(jù)公共汽車的車身尺寸進(jìn)行設(shè)置，例如，在公共汽車的前端固定有第一超聲波傳感器、在公共汽車的后端固定有第二超聲波傳感器；其中，第一超聲波傳感器位于公共汽車的前端面的縱向中心線上，它離地面的高度在I米至1.5米之間；第二超聲波傳感器位于公共汽車后端面的縱向中心線上，它離地面的高度在I米至1.5米之間。在公共汽車的外部左側(cè)和外部右側(cè)各設(shè)置有3個超聲波傳感器，其中，位于公共汽車的外部左側(cè)的3個超聲波傳感器處于同一水平高度(離地面的高度在I米至1.5米之間)，并且橫向均勻設(shè)置在公共汽車的外部左側(cè)；位于公共汽車的外部右側(cè)的3個超聲波傳感器處于同一水平高度(離地面的高度在I米至1.5米之間)，并且橫向均勻設(shè)置在公共汽車的外部右側(cè)。每個超聲波都包括一個發(fā)射端(用于向外發(fā)射超聲波)，一個接收端(用于接收反射回來的超聲波)。本發(fā)明實(shí)施例中，每個超聲波傳感器的接收端和發(fā)射端都朝向公共汽車車身外側(cè)。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例中，每個超聲波傳感器采用T/R-40系列通用型超聲波發(fā)射/接收傳感器，它由發(fā)射端(或稱波發(fā)送器)、接收端(或稱波接收器)和控制部分組成。若對發(fā)射端內(nèi)諧振頻率為40KHz的壓電陶瓷片(雙晶振子)施加40KHz高頻電壓，則壓電陶瓷片就根據(jù)所加高頻電壓極性伸長與縮短，于是發(fā)送40KHz頻率的超聲波，其超聲波以疏密形式傳播(疏密程度可由控制電路調(diào)制)，遇到障礙物后返回給接收端。接收端是利用壓力傳感器所采用的壓電效應(yīng)的原理，即在壓電元件上施加壓力，使壓電元件發(fā)生應(yīng)變，則產(chǎn)生一面為“ + ”極，另一面為極的40KHz正弦信號。該正弦信號經(jīng)過放大處理后，經(jīng)超聲波傳感器的信號輸出端向外輸出。
[0021]結(jié)合圖1，在每個超聲波傳感器的信號輸出端設(shè)置有對應(yīng)的一個超聲波信號處理電路，每個超聲波信號處理電路包括電壓比較器、三極管和聲音報(bào)警器，在每個超聲波信號處理電路中，電壓比較器的同相輸入端電連接對應(yīng)的超聲波傳感器的信號輸出端(指超聲波，電壓比較器的反相輸入端用于接入?yún)⒖茧妷盒盘?，電壓比較器的輸出端電連接三極管的基極。參考電壓信號的幅值為設(shè)定值，例如為當(dāng)障礙物位于超聲波傳感器前I米處時，超聲波傳感器信號輸出端向外輸出的正弦信號的電壓值。本發(fā)明實(shí)施例中，電壓比較器米用LT311型電壓比較器，該電壓比較器用于比較參考電壓信號的電壓幅值和超聲波傳感器信號輸出端輸出的正弦信號的電壓值，并用于根據(jù)比較結(jié)果，向外輸出相應(yīng)的高低電平信號。當(dāng)電壓比較器的同相輸入端的輸入電壓大于反相輸入端的輸入電壓時，電壓比較器的輸出端輸出高電平信號；反之，，電壓比較器的輸出端輸出低電平信號。
[0022]超聲波在空氣中的傳播速度為V，而根據(jù)發(fā)射超聲波和接收超聲波的時間差Λ t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離S，即:S=v.Λ t/2，根據(jù)分析可知:上式中的時間差Λ t與S密切相關(guān)，聲波的振幅同時會隨著S的增大而減小，能量隨之減小，又由于超聲波傳感器能利用壓電效應(yīng)將作用在它上面的機(jī)械振動轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，起到能量轉(zhuǎn)換的作用，則當(dāng)V和S —定時，超聲波傳感器能輸出特定幅值的電壓信號，這個電壓信號的幅值就是電壓比較器反相輸入端參考電壓的幅值(S為I米)。參考電壓信號可以直接經(jīng)分壓電阻分壓生成。另外，根據(jù)上述原理，當(dāng)障礙物到超聲波傳感器的距離小于I米時，超聲波傳感器信號輸出端的輸出電壓的幅值大于參考電壓的幅值，電壓比較器的輸出端輸出高電平信號；反之，電壓比較器的輸出端輸出低電平信號。
[0023]結(jié)合圖1，三極管的發(fā)射極接地，三極管的集電極在串接聲音報(bào)警器之后電連接直流電源。三極管為NPN三極管。三極管起到一個開關(guān)的作用，當(dāng)電壓比較器輸出的信號為低電平信號時，基極電流為0，三極管集電極電流為0，此時，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，聲音報(bào)警器不工作；當(dāng)電壓比較器輸出的信號為高電平信號時，基極電流較大，以至于三極管飽和，這時，聲音報(bào)警器被接通，能夠發(fā)出聲音警報(bào)信號。聲音報(bào)警器位于駕駛員操控臺上(例如位于儀表盤上)，便于駕駛員聽到聲音警報(bào)，本發(fā)明實(shí)施例中，聲音警報(bào)器采用語音警報(bào)器。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例中，還包括用于向每個超聲波傳感器、每個超聲波信號處理電路提供直流電源的電源模塊(例如使用車用蓄電池)。在超聲波傳感器發(fā)射端的電源端設(shè)置有手動按鈕，該手動按鈕位于駕駛室操控臺上(例如位于儀表盤上)。這樣，駕駛員可以根據(jù)道路情況判斷是否需要開啟該公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置(通過按下手動按鈕來實(shí)現(xiàn))。
[0025]下面是本發(fā)明的一個具體實(shí)施例:
[0026]參照圖2，為本發(fā)明實(shí)施例的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置的超聲波傳感器發(fā)射端電路結(jié)構(gòu)示意圖。在該超聲波傳感器發(fā)射端電路中，直流電源U的正極在串接手動按鈕S后與第一電容Cl并聯(lián)，直流電源U的正極在串接手動按鈕S后電連接第一分壓電阻Rl的一端和第二分壓電阻R2的一端的公共節(jié)點(diǎn)，直流電源U的負(fù)極電連接第一三極管VTl的發(fā)射極、第二三極管VT2的發(fā)射極以及第一穩(wěn)壓二極管VDl的陽極的公共節(jié)點(diǎn)，T-40-16超聲波換能器的一端電連接第一穩(wěn)壓二極管VDl的陰極和第一三極管VTl的基極的公共節(jié)點(diǎn)，T-40-16超聲波換能器的另一端電連接第二分壓電阻R2的另一端、以及第二三極管VT2的集電極的公共節(jié)點(diǎn)，第一三極管VTl的集電極電連接第一分壓電阻Rl的另一端、以及第二三極管VT2的基極的公共節(jié)點(diǎn)。第一三極管VTl和第二三極管VT2為9013型三極管，第一穩(wěn)壓二極管VDl的型號為1N4148。第一三極管VTl和第二三極管VT2組成強(qiáng)反饋穩(wěn)頻振蕩器，振蕩頻率等于T-40-16超聲波換能器的共振頻率。T-40-16超聲波換能器是反饋耦合元件，對于電路來說又是輸出換能器。T-40-16超聲波換能器兩端的振蕩波形近似于方波，電壓振幅接近電源電壓。在第一三極管VTl基極上反接第一穩(wěn)壓二極管VDl到地能穩(wěn)定基極電壓。第一三極管VTl集電極所能達(dá)到的最大電流為UcZR1，第二三極管VT2集電極所能達(dá)到的最大電流為UciZR2，U0為直流電源U的電壓值，R1為第一分壓電阻Rl的電阻值，R2為第二分壓電阻R2的電阻值。
[0027]電路接通電源(即手動按鈕S閉合)后，通過第一分壓電阻Rl以及第二分壓電阻R2同時向第二三極管VT2以及第一三極管VTl提供基極偏置電流，使兩個三極管進(jìn)入放大狀態(tài)。第一三極管VTl先工作，第一三極管VTl的集電極將電流放大，這個微小的放大將被第二三極管VT2放大并反饋到第一三極管VTl的基極，再經(jīng)過第一三極管VTl的放大，形成連鎖反應(yīng)，迅速使第一三極管VTl集電極電流達(dá)到最大電流UcZR1，從而使第一三極管VTl進(jìn)入飽和狀態(tài)，此時第一三極管VTl相當(dāng)于一個接通的開關(guān)。此時，第二三極管VT2集電極電流變?yōu)镺，處于截止?fàn)顟B(tài)，第二三極管VT2相當(dāng)于斷開的開關(guān)，第一電容Cl通過第二三極管VT2放電，隨著第一電容Cl的放電，由于有電源U的作用，第二三極管VT2的基極電壓逐漸升高并開始導(dǎo)通進(jìn)入放大區(qū)，電路中又會立刻出現(xiàn)連鎖反應(yīng)，第二三極管VT2迅速飽和，第一三極管VTl截止。這個時候電容Cl通過第一三極管VTl充電。這一充放電過程又會使第一三極管VTl重新飽和，第二三極管VT2截止。如此周而復(fù)始，形成振蕩信號，此震蕩信號通過超聲傳感器壓電效應(yīng)產(chǎn)生40KHZ的超聲波。
[0028]參照圖3，為本發(fā)明實(shí)施例的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置的超聲波傳感器接收端電路結(jié)構(gòu)示意圖。在該超聲波傳感器接收端電路中，直流電源U電連接第五電阻R5的一端、第六電阻R6的一端、以及第三電容C3的一端的公共節(jié)點(diǎn)，GND的地電位電連接第四三極管VT4的發(fā)射極、第二穩(wěn)壓二極管VD2的陽極、第三三極管VT3的發(fā)射極以及R-40-16壓電元件的一端的公共節(jié)點(diǎn)，R-40-16壓電元件的另一端電連接第三三極管VT3的基極、第三電阻R3的一端的公共節(jié)點(diǎn)，第三三極管VT3的集電極電連接第三電阻R3的另一端、第五電阻R5的另一端、以及第二電容C2的一端的公共節(jié)點(diǎn),第二電容C2的另一端電連接第二穩(wěn)壓二極管VD2的陰極、第四三極管VT4的基極、以及第四電阻R4的一端的公共節(jié)點(diǎn)，第四電阻R4的另一端、四三極管VT4的集電極、以及第六電阻R6的另一端的公共節(jié)點(diǎn)電連接信號輸出端U2。第三三極管VT3和第四三極管VT4為9018型三極管，第二穩(wěn)壓二極管VD2的型號為1N4148。
[0029]R-40-16壓電元件采用壓電效應(yīng)的原理，當(dāng)超聲波在該壓電元件上施加壓力，使該壓電元件發(fā)生應(yīng)變，則產(chǎn)生正弦電壓信號。此時產(chǎn)生的電壓信號是比較微弱的，所以在電路中設(shè)置了第三三極管VT3和第四三極管VT4，通過對微弱的電壓信號進(jìn)行兩級放大和調(diào)制，通過信號輸出端U2輸出電壓信號。
[0030]R-40-16壓電元件接在第三三極管VT3的基極和發(fā)射極之間，將其接收到的微弱的電壓信號通過第三三極管VT3進(jìn)行一級放大，第三三極管VT3的集電極又通過第二電容C2與第四三極管VT4的基極相連，第四三極管VT4再將電壓信號進(jìn)行二級放大，形成最終輸出電壓，其中第二電容C2在電路中起到過濾噪聲、調(diào)制信號的作用。第三電阻R3和第四電阻R4分別為第三三極管VT3和第四三極管VT4提供基極電流。反接在第四三極管VT4基極與發(fā)射極之間的第二穩(wěn)壓二極管VD2能穩(wěn)定第四三極管VT4的基極電壓，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。第三電容C3的可以起到保護(hù)直流電源的作用。
[0031]參照圖4，為本發(fā)明實(shí)施例的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置的超聲波信號處理電路示意圖。超聲波傳感器的信號輸出端U2電連接電壓比較器M的同相輸入端，電壓比較器M的反相輸入端電連接第七電阻R7的一端、以及第八電阻R8的一端的公共節(jié)點(diǎn)，電壓比較器M的輸出端電連接第三穩(wěn)壓二極管VD3的陰極、第九電阻R9的一端、以及第五三極管VT5的基極的公共節(jié)點(diǎn)，電壓比較器M的負(fù)電源端、第八電阻R8的另一端、第三穩(wěn)壓二極管VD3的陽極、以及第五三極管VT5的發(fā)射極的公共節(jié)點(diǎn)接地，電壓比較器M的正電源端、第七電阻R7的另一端、以及第九電阻R9的另一端的公共節(jié)點(diǎn)電連接直流電源U，第五三極管VT5的集電極在串接語音報(bào)警器T后電連接直流電源U。
[0032]電壓比較器M的反相輸入端的輸入電壓為參考電壓，該參考電壓值由第第七電阻R7和第八電阻R8的分壓功能決定，選擇合適阻值的第第七電阻R7和第八電阻R8，既可以得到特定幅值的參考電壓信號。第九電阻R9為第五三極管VT5的基極電阻，為第五三極管VT5提供基極電流，第三穩(wěn)壓二極管VD3起到穩(wěn)定基極電壓的作用。設(shè)電壓比較器M的同相輸入端的輸入電壓為U2，電壓比較器M的反相輸入端的輸入電壓為U1，當(dāng)U2SU1W，電壓比較器M輸出高電平信號，此時第五三極管VT5導(dǎo)通，相當(dāng)于閉合的開關(guān)，使語音報(bào)警器發(fā)出警報(bào)；當(dāng)U2U1時，反相端電壓高于同相端時，電壓比較器M輸出低電平信號，此時第五三極管VT5不導(dǎo)通，語音報(bào)警器不工作。
[0033]當(dāng)駕駛員感覺公共汽車周圍的交通情況比較復(fù)雜或難以預(yù)測路況時，駕駛員可以按下手動按鈕S，使手動按鈕S閉合，使本發(fā)明的公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置處于工作狀態(tài)，從而可以檢測視覺盲區(qū)的道路情況。
[0034]本發(fā)明的公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置能夠盡可能全面地檢測車輛周圍的所有路況，并且實(shí)現(xiàn)實(shí)時檢測，更好地降低碾壓事故的發(fā)生。
[0035]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置，其特征在于，在所述公共汽車的前端和后端各設(shè)置至少一個超聲波傳感器，每個超聲波傳感器朝向公共汽車車身外側(cè)； 所述每個超聲波傳感器的信號輸出端設(shè)置有對應(yīng)的一個超聲波信號處理電路，所述每個超聲波信號處理電路包括電壓比較器、三極管和聲音報(bào)警器，在每個超聲波信號處理電路中，所述電壓比較器的同相輸入端電連接對應(yīng)的超聲波傳感器的信號輸出端，所述電壓比較器的輸出端電連接三極管的基極；所述三極管的發(fā)射極接地，所述三極管的集電極在串接聲音報(bào)警器之后電連接直流電源。
2.如權(quán)利要求1所述的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置，其特征在于，所述超聲波傳感器為T/R-40系列通用型超聲波發(fā)射/接收傳感器，所述電壓比較器為LT311型電壓比較器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置，其特征在于，在所述公共汽車的外部左側(cè)和外部右側(cè)各設(shè)置至少一個超聲波傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置，其特征在于，還包括用于向每個超聲波傳感器、每個超聲波信號處理電路提供直流電源的電源模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的一種公共汽車視覺盲區(qū)障礙物檢測裝置，其特征在于，所述聲音報(bào)警器固定在駕駛員操控臺上。
【文檔編號】G01S15/93GK103675826SQ201310687156
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】閻瑩, 文英, 張冬梅, 韓偉, 葉飛 申請人:長安大學(xué)