CN102723997A - 光信号发射终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光信号发射终端，其用于发射含有信息的光信号。所述光信号发射终端包括微处理器单元、驱动单元及发光单元，所述微处理器单元用于控制所述驱动单元，使所述驱动单元驱动所述发光单元进行快速闪灭。所述驱动单元包括相互电连接的前级放大器及后级放大器，所述前级放大器用于放大电压，所述后级放大器用于放大电流。本发明的所述驱动单元通过设置有相互电连接的所述前级放大器及后级放大器，所述前级放大器用于放大电压，所述后级放大器用于放大电流，通过前、后级放大器之间的巧妙配合，因而不仅可保证所加载的数字脉冲信号在发光单元发射出来，而且还能保持信号的完整性，与现有的大功率驱动IC相比，本发明的所述驱动单元成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号发射终端，尤其涉及一种基于可见光的光信号发射终端。
背景技术
现有技术中对LED的亮度调节基本都是使用PWM （脉冲宽度调制）调光。这种调光由于PWM上并没有加载数字信号，所以对输出的波形没有要求。现有的PWM调光手段一般有两种：
一种是利用三极管驱动电路进行调光，所述三极管驱动电路通常包括电阻R及三极管VT，发光二极管LED与所述三极管VT串联或并联，如图4及图5所示。所述三极管驱动电路常用于低功率的发光二极管驱动。但是由于三极管VT对信号的响应时间太慢，对要求10KHZ及以上的数字载波信号会造成很大的波形失真，以至于在接收端得不到完整的信号。此外，因为工作在饱和区的三极管VT，在BE结有0.3V的压降，这对于使用单节锂电池供电来说，很难使LED的电流达到要求。
另一种是使用专门的驱动IC进行调光。驱动IC分为稳压驱动和升压驱动，现有专用的LED驱动IC可以提供高达几个安培的大电流，一般用于大功率的LED驱动。而作为便携式的光信号发射终端供电电压很低（3.7V），而白光LED开启电压较高（3.0V），可以考虑使用升压驱动IC进行驱动，然而，由于受到升压驱动IC内部电路的开关电源的频率特性的限制，无法满足在所需的频率要求下输出完整波形，而且成本高。因此，如何保证所加载的数字脉冲信号在LED发射出来还能保持一定的完整性已成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的不足，提出一种光信号发射终端，其不仅可保证所加载的数字脉冲信号在发光单元发射出来，而且还能保持信号的完整性，成本低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提出一种光信号发射终端，其包括微处理器单元、驱动单元及发光单元，所述微处理器单元用于控制所述驱动单元，使所述驱动单元驱动所述发光单元进行快速闪灭；所述驱动单元包括相互电连接的前级放大器及后级放大器，所述前级放大器用于放大电压，所述后级放大器用于放大电流。
进一步地，所述前级放大器的一输入端电连接有第一电阻，所述第一电阻的另一端接地；所述前级放大器的另一输入端电连接有第二电阻，所述第二电阻的另一端与所述前级放大器的输出端相连。
进一步地，所述发光单元串联有限流电阻。
进一步地，所述限流电阻的阻值是10欧。
进一步地，所述发光单元的一端连接有稳压二极管，所述稳压二极管的另一端接地。
进一步地，所述发光单元是用于发射可见光的发光二极管。
进一步地，所述发光二极管的入射角度小于或等于30°。
进一步地，所述微处理器单元包括微处理器及与所述微处理器电连接的晶体振荡器，所述晶体振荡器的频率是22.1184MHZ。
进一步地，所述晶体振荡器的两端均电连接有匹配电容。
进一步地，所述匹配电容的容量是22PF。
综上所述，本发明光信号发射终端的所述驱动单元通过设置有相互电连接的所述前级放大器及后级放大器，所述前级放大器用于放大电压，所述后级放大器用于放大电流，通过前、后级放大器之间的巧妙配合，因而不仅可保证所加载的数字脉冲信号在发光单元发射出来，而且还能保持信号的完整性，与现有的大功率驱动IC相比，本发明的所述驱动单元成本低。
附图说明
图1是本发明光信号发射终端为光子钥匙时的原理图。
图2是本发明的驱动单元与发光单元配合时的电路图。
图3是本发明与光控门锁配合时的原理框图。
图4及图5是现有的LED发光器件所使用的三极管驱动电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述：
请参阅图1，其是本发明光信号发射终端为光子钥匙时的原理图。所述光子钥匙100包括USB接口单元1、充电电路单元2、充电电池3、放电电路单元4、微处理器单元5、驱动单元6及发光单元7，所述USB接口单元1用于获取USB主机的电能，所述USB接口单元1的USB接口（图中未示）可直接与USB主机连接或通过数据线与USB主机连接，所述USB主机可以是台式电脑或笔记本电脑等具有USB接口的电子设备。所述充电电路单元2用于监控所述USB接口及对所述充电电池3进行充放电管理。所述放电电路单元4用于将USB接口的电能或所述充电电池3的电能传送给所述微处理器单元5及驱动单元6。通过设置所述USB接口单元1，因而不仅可便于通过USB主机对所述充电电池3充电，而且可通过USB主机直接为本发明供电，以便不时之需。
所述微处理器单元5用于控制所述驱动单元6，使所述驱动单元6驱动所述发光单元7进行快速闪灭。所述微处理器单元5包括微处理器U1及与所述微处理器U1电连接的晶体振荡器T，所述微处理器U1连接有用于触发微处理器U1开启的开关按键8，所述微处理器U1内烧录有经过编码的开锁密码，所述晶体振荡器T的频率是22.1184MHZ，所述晶体振荡器T的两端均电连接有匹配电容（C1，C2），所述匹配电容（C1，C2）的容量是22PF，从而可很好的保证晶体振荡器T的谐振频率和输出幅度。与频率为11.0592MHZ的晶体振荡器T相比，本发明使用22.1184MHZ的晶体振荡器T，周期响应时间为2.85ms，而使用频率为11.0592MHZ的晶体振荡器T时周期响应时间为4ms，因而本发明在可以承受的功耗范围内，实现缩短延时，开关按键8一按光子钥匙100即亮的效果，用户感觉不到延时，极大地提高了用户体验，即在功耗与用户体验之间找到一个平衡点，容易在竞争激烈的市场中赢得竞争优势。
请参阅图2，所述驱动单元6包括相互电连接的前级放大器61及后级放大器62，所述前级放大器61用于放大电压，所述后级放大器62用于放大电流。在本实施例中，所述前级放大器61及后级放大器62分别是型号为OPA2377的功放内的运放B及运放A，所述前级放大器61的一输入端电连接有第一电阻R1，所述第一电阻R1的另一端接地；所述前级放大器61的另一输入端电连接有第二电阻R2，所述第二电阻R2的另一端与所述前级放大器61的输出端相连。若所述第一电阻R1的阻值为R11，所述第二电阻R2的阻值为R22，则所述运放B进行电压放大系数为1+R22/R11，即微处理器U1输出的PMW信号输入到所述功放的5脚，在所述功放的7脚即可得到1+R22/R11倍的PWM信号以保证能给发光单元7提供3.0-3.4V电压。7脚电压放大输出到运放A进行电流驱动保证发光单元7具有足够的电流。所述功放的8脚电连接至所述充电电池3。
所述后级放大器62的一输入端及输出端均与所述发光单元7电连接，所述发光单元7串联有限流电阻R3。此外，所述发光单元7的与所述限流电阻R3相连的一端连接有稳压二极管D2，所述稳压二极管D2的另一端接地。通过设置所述稳压二极管D2，因而当电流过大时可通过所述稳压二极管D2分流，实现发光单元7电流稳定。
在本实施例中，所述发光单元7是用于发射可见光的发光二极管D1，所述发光二极管D1的入射角度小于或等于30°，因而可保证亮度；所述限流电阻的阻值是10欧。下表为限流电阻R1分别为15欧、12欧、10欧时的工作电流及开锁距离：
从上表可以看出，所述限流电阻的阻值是10欧时，可实现较远的开锁距离。
请参阅图3，本发明的光子钥匙100用于与光控门锁200配合，所述光控门锁200包括光电探测单元91、信号放大单元92及微控制器单元93。当使用所述光子钥匙100开启光控门锁200时，通过所述开关按键8触发所述微处理器U1，则所述微处理器U1单元5控制所述驱动单元6，使所述驱动单元6驱动所述发光单元7将密码信息以光信号的形式发射出去。
所述光控门锁200的光电探测单元91接收到所述光信号后，将所述光信号转换成电信号并经所述信号放大单元92放大后，输入所述微控制器单元93。所述微控制器单元93内存储有标准数据，当所述微控制器单元93接收到所述信号放大单元92传过来的数据后，首先将该数据进行解码，然后将解码后形成的数据与微控制器单元93内的所述标准数据进行对比。如果微控制器单元93内的标准数据与所述解码后形成的数据相匹配，则所述微控制器单元93控制所述光控门锁200进行开锁动作。如果微控制器单元93接收到的数据与微控制器单元93内存储的标准数据不匹配，则将所述数据丢弃。
综上所述，本发明光信号发射终端的所述驱动单元6通过设置有相互电连接的所述前级放大器61及后级放大器62，所述前级放大器61用于放大电压，所述后级放大器62用于放大电流，通过前、后级放大器之间的巧妙配合，因而不仅可保证所加载的数字脉冲信号在发光单元发射出来，而且还能保持一定的完整性，与现有的大功率驱动IC相比，本发明的所述驱动单元成本低。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，例如，将本发明应用在除光子钥匙以外的用于发射信息的终端上等，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种光信号发射终端，其用于发射含有信息的光信号，其特征在于：所述光信号发射终端包括微处理器单元、驱动单元及发光单元，所述微处理器单元用于控制所述驱动单元，使所述驱动单元驱动所述发光单元进行快速闪灭；所述驱动单元包括相互电连接的前级放大器及后级放大器，所述前级放大器用于放大电压，所述后级放大器用于放大电流。
2.根据权利要求1所述的光信号发射终端，其特征在于：所述前级放大器的一输入端电连接有第一电阻，所述第一电阻的另一端接地；所述前级放大器的另一输入端电连接有第二电阻，所述第二电阻的另一端与所述前级放大器的输出端相连。
3.根据权利要求1或2所述的光信号发射终端，其特征在于：所述发光单元串联有限流电阻。
4.根据权利要求3所述的光信号发射终端，其特征在于：所述限流电阻的阻值是10欧。
5.根据权利要求1或2所述的光信号发射终端，其特征在于：所述发光单元的一端连接有稳压二极管，所述稳压二极管的另一端接地。
6.根据权利要求1或2所述的光信号发射终端，其特征在于：所述发光单元是用于发射可见光的发光二极管。
7.根据权利要求6所述的光信号发射终端，其特征在于：所述发光二极管的入射角度小于或等于30°。
8.根据权利要求4所述的光信号发射终端，其特征在于：所述微处理器单元包括微处理器及与所述微处理器电连接的晶体振荡器，所述晶体振荡器的频率是22.1184MHZ。
9.根据权利要求8所述的光信号发射终端，其特征在于：所述晶体振荡器的两端均电连接有匹配电容。
10.根据权利要求9所述的光信号发射终端，其特征在于：所述匹配电容的容量是22PF。
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