專利名稱：一種脈沖激光探測器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及測繪儀器，尤其涉及一種與激光投線儀配套使用的脈沖激光探測
O
背景技術：
目前，激光投線儀已被廣泛應用于測繪領域，尤其適用于建筑工程施工以及室內 裝潢等領域，是取代傳統(tǒng)水管、吊垂、墨線等原始工具的最佳選擇。脈沖激光探測器與激光 投線儀配套使用，用于探測激光投線儀發(fā)出的激光，它的應用場合決定了要求其測量范圍 更大，測量精度更高，以便做出精品工程。另外，目前市場上的脈沖激光探測器測量距離近， 對于長距離范圍內的探測，需要分段測量。
發(fā)明內容本實用新型目的是針對現有技術的不足，提供一種供電時間長、功耗低、接收距 離遠、性能穩(wěn)定、測量方便、精度高的脈沖式激光探測器。本實用新型的技術方案是一種脈沖激光探測器，包括依次相連的脈沖激光接收 電路、電流電壓轉換電路、低噪聲放大電路、波形轉換電路、信號處理電路和顯示電路，以及 為低噪聲放大電路、波形轉換電路、信號處理電路和顯示電路供電的供電電路，所述信號處 理電路包括單片機，所述供電電路采用9V電池供電，還包括第一三極管Q1、第二三極管Q2、 第一開關Kl和穩(wěn)壓芯片UlO ；所述電池B3的一端通過第一二極管Dl連接第一三極管Ql的 發(fā)射極，第一三極管Ql的發(fā)射極和基極之間串聯有第四十一電阻R41，第一三極管Ql的基 極通過串聯的第六十四電阻R64和第二二極管D2連接第一開關K1，并通過第六十三電阻 R63連接第二三極管Q2的集電極，第二三極管Q2的發(fā)射極連接到所述單片機U6的第一輸 出端cpu_14 ；第一三極管Ql的集電極連接穩(wěn)壓芯片UlO的輸入端，穩(wěn)壓芯片UlO的輸出端 輸出+5V電源；單片機U6的第一輸入端cpu_28通過第三二極管D3也連接到第一開關Kl ； 電流電壓轉換電路2的第一輸入端分別連接第一電容Cl和第一電阻R1，其第二輸入端分別 連接第十一電容Cll和第十一電阻R11，第一電阻Rl和第十一電阻Rll的另一端均接地； 第一電容Cl的另一端連接第一放大器U4A的正輸入端，第一放大器U4A的正輸入端和輸出 端之間連接有第三電阻R3，第一放大器U4A的正輸入端還通過第二電阻R2接地；第十一 電容Cll的另一端連接第二放大器TOA的正輸入端，放大器TOA的正輸入端和輸出端之間 連接有第十三電阻R13，第二放大器U5A的正輸入端還通過第十二電阻R12接地，第一放大 器U4A的輸出端為電流電壓轉換電路2的第一輸出端，第二放大器TOA的輸出端為電流電 壓轉換電路2的第二輸出端。進一步的，所述脈沖激光接收電路包括第一硅光電池和第二硅光電池；所述的兩 個硅光電池的負極均接地，第一硅光電池的正極連接到電流電壓轉換電路的第一輸入端， 第二硅光電池的正極連接到電流電壓轉換電路的第二輸入端。進一步的，所述低噪聲放大電路包括第三放大器U4B和第四放大器TOB，放大器
4U4B的負輸入端接地，其正輸入端通過電阻R6接地，并通過電阻R5連接電流電壓轉換電路 的第一輸出端，放大器U4B的輸出端和正輸入端之間串聯有電阻R7 ；放大器TOB的負輸入 端接地，其正輸入端通過電阻R16接地，并通過電阻R15連接電流電壓轉換電路的第二輸出 端，放大器TOB的輸出端和正輸入端之間串聯有電阻R17 ；放大器U4B的輸出端為低噪聲放 大電路的第一輸出端VI，放大器TOB的輸出端為低噪聲放大電路的第二輸出端V2。進一步的，所述波形轉換電路包括至少兩個放大器和兩個比較器，將正弦波信號 轉換成方波信號，具體連接關系在具體實施方式
中描述。進一步的，所述顯示電路包括若干個發(fā)光二極管，發(fā)光二極管的一端連接單片機 的信號輸出端，單片機控制燈亮或燈滅。進一步的，所述信號處理電路的單片機的輸出端還連接有蜂鳴器。本實用新型的優(yōu)點是本脈沖激光探測器所采用的電路功耗低，耗電少，能延長電 池的供電時間，探測精度高，接收距離遠，性能穩(wěn)定且測量方便。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述

圖1為本實用新型實施例的電路結構框圖；圖2為本實用新型實施例的供電電路的電路原理圖；圖3為本實用新型實施例的脈沖激光接收電路、電流電壓轉換電路、低噪聲放大 電路的電路原理圖；圖4為本實用新型實施例的波形轉換電路的電路原理圖；圖5為本實用新型實施例的信號處理電路的電路原理圖；圖6為本實用新型實施例的發(fā)光二極管顯示電路的電路原理圖。其中1脈沖激光接收電路；2電流電壓轉換電路；3低噪聲放大電路；4波形轉換 電路；5信號處理電路6顯示電路；7供電電路。
具體實施方式
實施例如圖1所示，脈沖式激光探測器包括依次相連的脈沖激光接收電路1、電 流電壓轉換電路2、低噪聲放大電路3、波形轉換電路4、信號處理電路5和顯示電路6，以及 為低噪聲放大電路3、波形轉換電路4、信號處理電路5和顯示電路6供電的供電電路7。如圖2所示，本實施例的供電電路7采用9V電源供電。供電電路7包括電池B3、 第一三極管Q1、第二三極管Q2、第一開關Kl和穩(wěn)壓芯片UlO ；所述電池B3的負極接地，正 極通過第一二極管Dl連接第一三極管Ql的發(fā)射極，第一三極管Ql的發(fā)射極和基極之間串 聯有第四十一電阻R41，第一三極管Ql的基極通過串聯的第六十四電阻R64和第二二極管 D2連接第一開關K1、通過第六十三電阻R63連接第二三極管Q2的集電極，第二三極管Q2 的發(fā)射極連接到單片機U6的第一輸出端cpu_14引腳；第一三極管Ql的集電極連接穩(wěn)壓 芯片UlO的輸入端，穩(wěn)壓芯片UlO的輸出端即為+5V電壓輸出端。單片機U6的第一輸入端 cpu_28引腳通過第三二極管D3也連接到第一開關Kl，第一開關Kl連接二極管D2和D3的 負極。另外，單片機TO的輸入端cpu_27引腳還連接到第二開關K2。開關K2用于控制蜂鳴器的開關，開關Kl和K2均為輕觸開關，按時導通，不按時隨即斷開。供電電路7的工作原理為第一開關Kl按下，三極管Ql導通，供電電壓傳送至三 極管Ql的集電極，穩(wěn)壓芯片UlO輸出+5V電壓。此時，單片機TO的第一輸入端cpu_28引 腳檢測到低電平后，使第一輸出端cpu_14引腳輸出低電平，使三極管Q2導通，從而使三極 管Ql能保持導通。當松開開關Kl時，單片機TO的第一輸出端cpu_14輸出的低電平可維 持三極管Ql導通，這樣就使得激光探測器處于開機狀態(tài)。當輕觸開關Kl被再次按下時， 單片機U6的第一輸入端cpu_28引腳檢測到低電平后使第一輸出端cpu_14輸出高電平，則 三極管Ql截止，激光探測器關機。脈沖式激光探測器的脈沖激光接收電路1接收脈沖激光信號，由電流電壓轉換電 路2轉換成電壓信號，然后經低噪聲放大電路3放大信號，并通過波形轉換電路4將經過低 噪聲放大后的正弦波信號轉換成方波信號，并供信號處理電路的單片機判斷處理比較，信 號處理電路5的單片機TO根據輸入信號的波形比較結果，確定激光的位置，驅動顯示電路 6顯不。如圖3所示，脈沖激光接收電路1包括第一硅光電池Bl和第二硅光電池B2，兩個 硅光電池的負極均接地，第一硅光電池Bl的正極連接到電流電壓轉換電路2的第一輸入 端，第二硅光電池B2的正極連接到電流電壓轉換電路2的第二輸入端。由于第一硅光電池 Bl和第二硅光電池B2接收到的信號分為兩路信號，因此其后的電流電壓轉換電路2、低噪 聲放大電路3、波形轉換電路4都分別具有兩路分開但類似的電路，對兩路信號分別進行轉 換放大處理。如圖3所示，電流電壓轉換電路2包括第一電流電壓轉換電路和第二電流電壓轉 換電路。第一電流電壓轉換電路包括和第一硅光電池Bl的正極分別相連的第一電容Cl和 第一電阻Rl，以及第一放大器U4A及其外圍電路，第二電流電壓轉換電路包括和第二硅光 電池B2的正極分別相連的第十一電容Cll和第十一電阻Rl 1，以及第二放大器U5A及其外 圍電路。第一放大器U4A及其外圍電路和第二放大器U5A及其外圍電路分別構成一個跟 隨電路，用于隔離輸入端信號和其之后的電路信號，從而提高探測器的抗干擾性。第一電阻 Rl和第十一電阻Rll的另一端均接地，第一電容Cl的另一端連接第一放大器U4A的正輸 入端，第一放大器U4A的正輸入端通過第二電阻R2接地，其正輸入端和輸出端之間還連接 有第三電阻R3，第十一電容Cll的另一端連接第二放大器U5A的正輸入端，第二放大器U5A 的正輸入端和輸出端之間連接有第十三電阻R13，其正輸入端還通過第十二電阻R12接地。 第一放大器U4A和第二放大器U5A各自的兩個補償腳間分別連接了電阻R4和R14。第一放 大器U4A的輸出端為電流電壓轉換電路2的第一輸出端，第二放大器U5A的輸出端為電流 電壓轉換電路2的第二輸出端。硅光電池接收到的光電流信號經過電流電壓轉換電路2轉 換為便于處理的電壓信號。如圖3所示，低噪聲放大電路3包括第三放大器U4B和第四放大器TOB，第三放大 器U4B的負輸入端接地，其正輸入端通過第六電阻R6接地，并通過串聯的第五電阻R5和電 容C3連接電流電壓轉換電路2的第一輸出端，第三放大器U4B的輸出端和正輸入端之間串 聯有第七電阻R7 ；第四放大器U5B的負輸入端接地，其正輸入端通過第十六電阻R16接地， 并通過串聯的第十五電阻R15和電容C13連接電流電壓轉換電路2的第二輸出端，第四放 大器U5B的輸出端和正輸入端之間串聯有第十七電阻R17 ；第三放大器U4B的輸出端為低噪聲放大電路3的第一輸出端VI，第四放大器TOB的輸出端為低噪聲放大電路3的第二輸 出端V2。低噪聲放大電路3減小了噪聲干擾，增強了硅光電池的接收能力，使得測量距離更 遠。如圖4所示，波形轉換電路4的第五放大器U2B的正輸入端通過第四電容C4連 接低噪聲放大電路3的第一輸出端VI，其負輸入端通過串聯的第二十一電阻R21和第八電 容C8接地，其負輸入端和輸出端之間連接有并聯的第二十二電阻R22和第九電容C9，其輸 出端通過串聯的第五電容C5和第二十三電阻R23連接第一比較器U3D的負輸入端、通過第 十六電容C16連接第二比較器U3C的正輸入端。第六放大器U2A的正輸入端通過第十四電 容C14連接低噪聲放大電路3的第二輸出端V2，其負輸入端通過串聯的第三十一電阻R31 和第十八電容C18接地，其負輸入端和輸出端之間連接有并聯的第三十二電阻R32和第 十九電容C19，其輸出端通過串聯的第十五電容C15和第十六電容C16連接第二比較器U3C 的正輸入端，通過串聯的第十五電容C15和第三十三電阻R33連接第二比較器U3C的負輸 入端，并通過第六電容C6連接第一比較器U3D的正輸入端。第一比較器U3D和第二比較器 U3C的輸出端分別連接單片機U6的第二輸入端cpu_4和第三輸入端cpu_7。第一比較器 U3D和第二比較器U3C輸出的是方波信號。另外，波形轉換電路4還包括第三比較器和第四比較器，第五放大器U2B的輸出端 通過電容C7連接到第三比較器U3A的正輸入端，第六放大器U2A的輸出端通過電容C17連 接到第四比較器U3B的正輸入端，第三比較器U3A和第四比較器U3B的負輸入端一同連接 到一個可調電位器RT上，可調電位器RT用于調節(jié)可探測距離的遠近。第三比較器U3A和 第四比較器U3B的輸出端連接單片機TO的中斷信號輸入端cpu_21引腳。cpu_21腳的信 號和cpU_4、cpU_7的信號是同步的方波信號。兩片硅光電池的任意一片電池接收到激光信 號，即可產生中斷信號cpu_21。當有中斷信號cpu_21產生時，單片機即可判斷硅光電池接 收到信號了。如圖6所示，顯示電路6用發(fā)光二極管來顯示激光位置信息，包括發(fā)光二極管 D5 D11，所有發(fā)光二極管的正極分別通過電阻連接到5V電源，負極連接單片機TO的信號 輸出端，由單片機U6控制燈亮或燈滅。具體為當單片機判斷cpu_4和cpu_21都為高電 平，而cpu_7為低電平時，單片機的輸出端cpu_25腳輸出低電平信號，發(fā)光二極管D6和D7 發(fā)光，說明激光的位置偏上；當單片機判斷cpu_7和cpu_21都為高電平，而cpu_4為低電平 時，單片機的輸出端cpu_23腳輸出低電平信號，發(fā)光二極管DlO和發(fā)光，說明激光的位置偏 下；當單片機判斷cpu_7、cpu_4和cpu_2都為高電平時，單片機的輸出端cpu_24腳輸出低 電平信號，發(fā)光二極管D8和D9發(fā)光，說明激光的位置正好在正中。發(fā)光二極管D5是電源 指示燈，開機時單片機的輸出端cpu_22腳輸出低電平，發(fā)光二極管D5點亮，當電源供電量 低時單片機控制發(fā)光二極管D5閃爍，提示需更換電池。如圖5所示，信號處理電路5的單片機TO的輸出端不僅和顯示電路連接，還連接 有蜂鳴器BP。當蜂鳴器開啟，則脈沖激光打在硅光電池上時蜂鳴器將發(fā)出測量提示音；若 關閉蜂鳴器，硅光電池在接收激光動作時處于無聲狀態(tài)，但在激光剛打在硅光電池上時有 短鳴提示，幫助確認激光打在硅光電池上的大致范圍。蜂鳴器的開關由圖2中的第二開關 K2控制。以上所述，僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不能以此限定本實用新型實施的范圍， 凡依本實用新型權利要求及說明書內容所作的簡單的變換，皆應仍屬于本實用新型的 保護范圍。
權利要求一種脈沖激光探測器，包括依次相連的脈沖激光接收電路(1)、電流電壓轉換電路(2)、低噪聲放大電路(3)、波形轉換電路(4)、信號處理電路(5)和顯示電路(6)，以及為低噪聲放大電路(3)、波形轉換電路(4)、信號處理電路(5)和顯示電路(6)供電的供電電路(7)，其特征在于所述信號處理電路(5)包括單片機(U6)，所述供電電路(7)采用9V電池(B3)供電，還包括第一三極管(Q1)、第二三極管(Q2)、第一開關(K1)和穩(wěn)壓芯片(U10)；所述電池(B3)的一端通過第一二極管(D1)連接第一三極管(Q1)的發(fā)射極，第一三極管(Q1)的發(fā)射極和基極之間串聯有第四十一電阻(R41)，第一三極管(Q1)的基極通過串聯的第六十四電阻(R64)和第二二極管(D2)連接第一開關(K1)，并通過第六十三電阻(R63)連接第二三極管(Q2)的集電極，第二三極管(Q2)的發(fā)射極連接到所述單片機(U6)的第一輸出端(cpu_14)；第一三極管(Q1)的集電極連接穩(wěn)壓芯片(U10)的輸入端，穩(wěn)壓芯片(U10)的輸出端輸出+5V電源；單片機(U6)的第一輸入端(cpu_28)通過第三二極管(D3)也連接到第一開關(K1)；所述電流電壓轉換電路(2)的第一輸入端分別連接第一電容(C1)和第一電阻(R1)，其第二輸入端分別連接第十一電容(C11)和第十一電阻(R11)，第一電阻(R1)和第十一電阻(R11)的另一端均接地；第一電容(C1)的另一端連接第一放大器(U4A)的正輸入端，第一放大器(U4A)的正輸入端和輸出端之間連接有第三電阻(R3)，第一放大器(U4A)的正輸入端還通過第二電阻(R2)接地；第十一電容(C11)的另一端連接第二放大器(U5A)的正輸入端，第二放大器(U5A)的正輸入端和輸出端之間連接有第十三電阻(R13)，第二放大器(U5A)的正輸入端還通過第十二電阻(R12)接地，第一放大器(U4A)的輸出端為電流電壓轉換電路(2)的第一輸出端，第二放大器(U5A)的輸出端為電流電壓轉換電路(2)的第二輸出端。
2.根據權利要求1中所述的一種脈沖激光探測器，其特征在于所述脈沖激光接收電 路(1)包括第一硅光電池(Bi)和第二硅光電池(B2)；所述的兩個硅光電池的負極均接地， 第一硅光電池(Bi)的正極連接到電流電壓轉換電路(2)的第一輸入端，第二硅光電池(B2) 的正極連接到電流電壓轉換電路(2)的第二輸入端。
3.根據權利要求1中所述的一種脈沖激光探測器，其特征在于所述低噪聲放大電路(3)包括第三放大器(U4B)和第四放大器(U5B)，第三放大器(U4B)的負輸入端接地，其正 輸入端通過第六電阻(R6)接地，并通過第五電阻(R5)連接電流電壓轉換電路(2)的第 一輸出端，第三放大器(U4B)的輸出端和正輸入端之間串聯有第七電阻(R7)；第四放大器 (U5B)的負輸入端接地，其正輸入端通過第十六電阻(R16)接地，并通過第十五電阻(R15) 連接電流電壓轉換電路(2)的第二輸出端，第四放大器(U5B)的輸出端和正輸入端之間串 聯有第十七電阻(R17)；第三放大器(U4B)的輸出端為低噪聲放大電路(3)的第一輸出端 (VI)，第四放大器(U5B)的輸出端為低噪聲放大電路(3)的第二輸出端(V2)。
4.根據權利要求1中所述的一種脈沖激光探測器，其特征在于所述波形轉換電路(4) 包括至少兩個放大器和兩個比較器，第五放大器(U2B)的正輸入端通過第四電容(C4)連 接低噪聲放大電路(3)的第一輸出端(VI)，第五放大器(U2B)的負輸入端通過串聯的第 二十一電阻(R21)和第八電容(C8)接地，其負輸入端和輸出端之間連接有并聯的第二十二 電阻(R22)和第九電容(C9)，其輸出端通過串聯的第五電容(C5)和第二十三電阻(R23)連 接第一比較器(U3D)的負輸入端，并通過第十六電容(C16)連接第二比較器(U3C)的正輸 入端；第六放大器(U2A)的正輸入端通過第十四電容(C14)連接低噪聲放大電路(3)的第二輸出端(V2)，其負輸入端通過串聯的第三十一電阻(R31)和第十八電容(C18)接地，其 負輸入端和輸出端之間連接有并聯的第三十二電阻(R32)和第十九電容(C19)，其輸出端 通過串聯的第十五電容(C15)和第十六電容(C16)連接第二比較器(U3C)的正輸入端，通 過串聯的第十五電容(C15)和第三十三電阻(R33)連接第二比較器(U3C)的負輸入端，并 通過第六電容(C6)連接第一比較器(U3D)的正輸入端；第一比較器(U3D)和第二比較器 (U3C)的輸出端分別連接單片機(U6)的第二輸入端(cpu_4)和第三輸入端(cpu_7)。
5.根據權利要求1中所述的一種脈沖激光探測器，其特征在于所述顯示電路(6)包 括若干個發(fā)光二極管，發(fā)光二極管的一端連接單片機(U6)的信號輸出端，單片機(U6)控制 燈亮或燈滅。
6.根據權利要求1中所述的一種脈沖激光探測器，其特征在于所述信號處理電路(5) 的單片機(U6)的輸出端還連接有蜂鳴器(BP)。
專利摘要本實用新型公開了一種脈沖激光探測器，包括依次相連的脈沖激光接收電路、電流電壓轉換電路、低噪聲放大電路、波形轉換電路、信號處理電路和顯示電路，以及為低噪聲放大電路、波形轉換電路、信號處理電路和顯示電路供電的供電電路，所述信號處理電路包括單片機；所述供電電路采用9V電池供電，波形轉換電路將低噪聲放大后的正弦波信號轉換成方波信號，并由信號處理電路進行比較判斷，單片機驅動作為顯示電路的發(fā)光二極管顯示激光位置信息。本實用新型提供了一種供電時間長、功耗低、接收距離遠、性能穩(wěn)定、測量方便、精度高的脈沖式激光探測器。
文檔編號G01C15/00GK201764966SQ20102025495
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權日2010年7月12日
發(fā)明者徐文, 薛啟昊, 陳引平 申請人:蘇州億帝電子科技有限公司