CN104282106B - 一种红外激光对射探测器 - Google Patents

Abstract

一种红外激光对射探测器，红外激光对射探测器在宽泛的气候环境下，检测影响红外激光对射投光器发射的脉冲激光束是否正常射向红外激光对射受光器的事件，输出信号为无电位触点。其硬件由红外激光对射投光器和红外激光对射受光器组成。红外激光对射投光器：红外激光对射投光器单片机控制红外激光发射器发射脉冲激光束。红外激光对射受光器：单片机处理脉冲激光束并输出无电位触点常开或常闭信号。

Description

一种红外激光对射探测器

技术领域

本发明涉及安全技术防范领域的一种红外激光对射探测器，应用于周边报警。

背景技术

在安全技术防范领域内，采用普通红外对射方式已经得到普遍的应用。但是，应用普通光源的红外对射探测器，存在发射的红外光能量不集中、发散角大、穿透能力弱、发射功耗高等缺陷，导致现有的红外对射装置存在对射距离近、误报率高、串扰大、在远距离对射情况下红外功率高等缺点。对于应用普通红外光源的红外对射探测器存在以下几点技术问题：(1)相邻红外对射探测器存在串扰现象；(2)穿透能力差，导致对于环境要求高，不能适应恶劣自然天气；(3)对射距离近，不能适应远距离对射；(4)发射功率大、能耗高，不利于节能；

另外，现有的一部分红外激光对射探测器激光束方向控制复杂，光束发射方向通过多点调节实现，调节上下方向与调节左右方向相互干扰。在调试过程中存在光路难控制、调试复杂、可控性差等缺点，使调试工作效率降低。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种激光对射探测器解决方案，激光对射探测器采用红外激光代替普通红外光，红外激光能量集中、发射散角小、穿透能力强能够使激光对射探测器适应恶劣自然天气，由于红外激光束能量集中所以特别适用远距离对射；红外激光采用脉冲红外激光束，大大降低激光对射探测器功耗。

本发明的技术解决方案：一种红外激光对射探测器，包括：红外激光对射投光器和红外激光对射受光器；所述红外激光对射投光器包括红外激光对射投光器单片机、红外激光发射器、红外激光对射投光器指示电路、光路调节机构、红外激光对射投光器光学透镜和电源模块；红外激光对射投光器单片机分别与红外激光发射器、红外激光对射投光器指示电路、光路调节器和电源模块相连接；且红外激光对射投光器单片机、红外激光投光器指示电路、红外激光对射电源模块集成为一块电路板，并留有连接红外激光发射器接插端子和电源接线端子；红外激光发射器固定在光路调节机构上，红外激光对射投光器光学透镜安装在红外激光发射器前端；所述红外激光对射受光器包括红外激光对射受光器单片机、红外激光接收模块、信号输出模块、红外激光对射受光器指示电路、红外激光对射受光器光学透镜、灵敏度调节模块和电源模块；所述红外激光受光器单片机分别与红外激光接收模块、信号输出模块、红外激光对射受光器指示电路、灵敏度调节模块和电源模块相连接；且红外激光对射受光器单片机、信号输出模块、红外激光对射受光器指示电路、灵敏度调节模块和电源模块集成为一块电路板，并留有红外激光接收模块接插端子和电源接线端子；红外激光接收模块直接连接电路板接插端子，红外激光对射受光器光学透镜安装在红外激光接收模块前端。

所述光路调节机构采用分别调节上下方向及左右方向的双轴独立瞄准机构；所述双轴独立瞄准机构包括上下方向调节螺栓、左右方向调节螺栓、垂直支撑杆、用于固定激光发射器的激光发射器固定杆、固定底座；上下方向调节螺栓安装于垂直支撑杆、左右方向调节螺栓安装于垂直支撑杆；激光发射器固定杆安装在垂直支撑杆上端安装孔内；将上述组件拼装完成之后将垂直支撑杆垂直插入固定底座的安装孔内。

所述红外激光对射投光器单片机与红外激光对射受光器单片机采用AVR单片机(Atmega48)。

所述红外激光对射投光器光学透镜为玻璃凸透镜，焦距为3cm。

所述红外激光对射受光器透镜为塑料红外滤光透镜，厚度为2.38mm、光透率为98％。

所述红外激光对射投光器指示电路为具有绿灯闪烁功能的电路，当绿灯闪烁时标明激光对射投光器工作正常。

所述红外激光对射受光器指示电路为具有红灯和绿灯的电路，红灯正极连接电源VCC，红灯串联电阻，电阻另一端接红外激光对射探测器受光器单片机I/O口；绿灯正极连接电源VCC，负极串联电阻，电阻另一端接红外激光对射探测器受光器单片机I/O口；当红外激光对射受光器可正常接收到脉冲激光时绿灯闪烁，红灯熄灭；当红外激光对射受光器未能正常接收到脉冲激光时，红灯常亮，绿灯熄灭。

所述红外激光采用脉冲激光束，其波长为780nm。

本发明的原理：红外激光对射投光器单片机控制红外激光发射器发射脉冲激光束，激光束透过红外激光对射投光器光学透镜发射出去。通过观察红外激光对射投光器指示电路上的绿灯是否闪烁来判断投光器是否工作正常。红外激光发射器固定在光路调节机构上，光路调节机构为双轴独立调节机构，调节光路上下方向与调节光路左右方向相互独立互不干扰；

红外激光对射投光器发射的脉冲激光束通过红外激光对射受光器光学透镜照射在红外激光接收器上。红外激光对射受光器光学透视使用玻璃凸透镜，红外激光对射受光器光学透镜将射入的脉冲激光通过聚焦将能量集中，红外激光接收模块接收到脉冲激光束后将其转化为脉冲信号，通过灵敏度调节模块修改丢失脉冲信号计数个数。如果红外激光对射受光器单片机计数丢失脉冲信号小于或等于设计丢失脉冲信号，红外激光对射受光器指示电路的绿灯闪烁并且红灯熄灭。信号输出模块为无电位触点常闭。反之，红外激光对射受光器单片机计数丢失脉冲信号大于丢失脉冲计数个数，红外激光对射受光器指示电路的红灯常亮且亮绿灯熄灭，信号输出模块无电位触点由常闭转换为常开。

本发明相比现有技术相比的优点在于：

(1)采用红外激光、受光器光学透镜为玻璃凸透镜等手段，使脉冲激光束能量更集中，增强了探测器对恶劣天气(雾霾、雪、雨等天气)适应能力。红外激光发射器额定功率为50mW，本发明采用脉冲激光束，使得激光发射器实际功率只有额定功率的15％，能耗非常低。另外红外激光能量集中，比普通红外线穿透力强、散射角小等优点，显著改善探测器对射距离、串扰等问题。

(2)本发明采用双轴独立调节机构替代多点调节。控制简单，调节上下方向与调节左右方向相互独立，互不干扰。在调试过程中，光路控制易控制、调试简单、可控性强，使调试工作效率升高，而且解决了红外激光束方向控制复杂，调节方向相互干扰等问题。

(3)红外对射激光投光器单片机、红外激光对射受光器单片机均采用Atmega48单片机。单片机工作稳定，具有更好的性能。可以使激光对射探测器更加可靠。

(4)红外激光对射受光器光学透镜采用玻璃凸透镜。玻璃材质透光率极高，对射入激光对射受光器的红外激光损耗很小，能量消耗少，提高了红外激光对射探测器的稳定性。由于透镜选用凸透镜，凸透镜具有聚焦作用，解决了红外激光散射角小，使其能量更加集中。

(5)红外激光对射投光器光学透镜采用红外滤光透镜。红外滤光透镜只透过波长为780nm红外激光，可以有效地滤除掺杂在红外激光内的其他光。使得红外激光对射投光器发射纯红外激光。

(6)红外激光对射投光器指示电路由红外激光对射投光器单片机控制，当红外激光对射投光器工作正常时，红外激光对射单片机控制红外激光对射指示电路绿灯闪烁。

(7)红外激光对射受光器指示电路由红外激光对射受光器单片机控制，当红外激光对射投光器正常接收到红外脉冲激光束时，由红外激光对射受光器单片机控制红外激光对射受光器指示电路红灯与绿灯状态。

(8)红外激光对射投光器发射红外脉冲激光束，脉冲激光束为占空比15％的脉冲激光束。

附图说明

图1为本发明的系统组成框图；

图2为本发明的激光对射投光器原理框图；

图3为本发明的激光对射受光器原理框图；

图4为本发明的激光对射探测器流程图；

图5为本发明的光路调节结构示意图；

图6为本发明电源模块电路图；

图7为本发明红外激光对射投光器指示电路图；

图8为本发明红外激光对射受光器指示电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明红外激光对射探测器，包括红外激光对射投光器101、红外激光对射受光器102；红外激光对射投光器由红外激光对射投光器单片机201控制红外激光发射器202发射一定频率的激光束，光束方向可调。红外激光对射受光器102接收红外激光对射投光器101发射的激光束，由红外激光对射受光器单片机对丢失的激光束脉冲计数。

如图2所示，红外激光对射投光器101由红外激光对射投光器单片机201、红外激光发射器202、红外激光对射投光器指示电路203、光路调节机构204、红外激光对射投光器光学透镜205、电源模块206组成；

静态连接：红外激光对射投光器单片机201、红外激光对射投光器指示电路203、电源模块206已集成为一块电路板，并留有连接红外激光发射器202接插端子和电源接线端子。红外激光发射器202固定在光路调节机构204上；

动态工作过程为：红外激光对射投光器单片机201控制红外激光发射器202发射一定频率脉冲激光。红外激光对射投光器指示电路203指示投光器是否工作正常，投光器绿色LED灯闪烁表明投光器工作正常，反之，投光器工作不正常。光路调节机构204控制光路发射方向。

如图3所示，红外激光对射受光器102由红外激光对射受光器单片机301红外激光接收模块303、红外激光对射受光器指示电路304、信号输出模块305、红外激光对射受光器光学透镜302、灵敏度调节模块306、电源模块307组成。

静态连接：红外激光对射受光器单片机301、信号输出模块305、红外激光对射受光器指示电路304、灵敏度调节模块306、电源模块307已集成为一块电路板，并留有红外激光接收模块接插端子和电源接线端子。红外激光接收模块303可直接连接电路板接插端子，红外激光对射受光器光学透镜302安装在红外激光接收模块303前端；

动态工作过程为：脉冲激光束透过红外激光对射受光器光学透镜302射入到红外激光接收模块303，红外激光接收模块303将脉冲激光束转换为脉冲信号由红外激光对射受光单片机301进行丢失激光束脉冲计数，信号输出模块305由不同计数个数输出不同信号。

如图4所示，红外激光对射探测器流程图：开始，激光对射投光器发射脉冲激光束，红外激光对射投光器指示电路绿灯闪烁。当脉冲激光束被红外激光对射受光器接收到，红外对射受光器单片机对丢失激光脉冲计数，如果丢失脉冲计数正常，红外激光对射受光器指示电路绿灯闪烁，红灯熄灭，信号输出模块输出无电位触点常开。当丢失脉冲计数不正常或者红外激光对射受光器未接受到激光，红外激光对射受光器指示电路红灯常亮绿灯熄灭，并且信号输出模块输出无电位触点常开。

如图5所示，光路调节机构由红外激光发射器固定杆501、光路上下调节螺栓502、垂直支撑杆503、光路左右方向调节螺栓504、固定底座505构成。红外激光发射器固定杆501可上下转动，调节光路上下调节螺栓502可控制激光发射器固定杆501上下转动。垂直支撑杆503安装在固定底座505上，垂直支撑杆可在固定底座上左右旋转，通过调节光路左右方向调节螺栓504可控制垂直支撑杆503旋转。

如图6所示，电源模块原理图。+12V电源接在图接线端子J3，经过芯片U2将+12V电压转换为+5V电压。芯片U2为78s05。

如图7所示，红外激光对射投光器指示电路图。绿灯LED1正极接在电源VCC，负极接电阻R2，电阻另一端接在单片机I/O口。由红外对射投光单片机控制绿灯闪烁。

如图8所示，红外激光对射受光器指示电路图。绿灯LD1正极接电源VCC，负极串联电阻R3，电阻R4另一端接在单片机I/O口。红灯LD2正极接电源VCC，负极串联电阻R4，电阻R4另一端接在单片机I/O口。电阻R3与电阻R4接在不同I/O上。绿灯LD1与红灯LD2为并联关系。电阻R3与电阻R4为并联关系。红外激光对射受光器单片机控制绿灯LD1与红灯LD2闪烁状态。

本发明中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅是本发明中的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明中的保护范围。

Claims (5)

1.一种红外激光对射探测器，其特征在于包括：红外激光对射投光器和红外激光对射受光器；所述红外激光对射投光器包括红外激光对射投光器单片机、红外激光发射器、红外激光对射投光器指示电路、光路调节机构、红外激光对射投光器光学透镜和电源模块；红外激光对射投光器单片机分别与红外激光发射器、红外激光对射投光器指示电路、光路调节机构和电源模块相连接；且红外激光对射投光器单片机、红外激光投光器指示电路、红外激光对射电源模块集成为一块电路板，并留有连接红外激光发射器接插端子和电源接线端子；红外激光发射器固定在光路调节机构上，红外激光对射投光器光学透镜安装在红外激光发射器前端；所述红外激光对射受光器包括红外激光对射受光器单片机、红外激光接收模块、信号输出模块、红外激光对射受光器指示电路、红外激光对射受光器光学透镜、灵敏度调节模块和电源模块；所述红外激光受光器单片机分别与红外激光接收模块、信号输出模块、红外激光对射受光器指示电路、灵敏度调节模块和电源模块相连接；且红外激光对射受光器单片机、信号输出模块、红外激光对射受光器指示电路、灵敏度调节模块和电源模块集成为一块电路板，并留有红外激光接收模块接插端子和电源接线端子；红外激光接收模块直接连接电路板接插端子，红外激光对射受光器光学透镜安装在红外激光接收模块前端；

所述光路调节机构采用分别调节上下方向及左右方向的双轴独立瞄准机构；所述双轴独立瞄准机构包括上下方向调节螺栓、左右方向调节螺栓、垂直支撑杆、用于固定激光发射器的激光发射器固定杆、固定底座；上下方向调节螺栓安装于垂直支撑杆、左右方向调节螺栓安装于垂直支撑杆；激光发射器固定杆安装在垂直支撑杆上端安装孔内；将上述组件拼装完成之后将垂直支撑杆垂直插入固定底座的安装孔内；

所述红外激光对射投光器光学透镜为玻璃凸透镜，焦距为3cm；

所述红外激光对射受光器透镜为塑料红外滤光透镜，厚度为2.38mm、光透率为98％。

2.根据权利要求1所述的红外激光对射探测器，其特征在于：所述红外激光对射投光器单片机与红外激光对射受光器单片机采用AVR单片机。

3.根据权利要求1所述的红外激光对射探测器，其特征在于：所述红外激光对射投光器指示电路为具有绿灯闪烁功能的电路，当绿灯闪烁时标明激光对射投光器工作正常。

4.根据权利要求1所述的红外激光对射探测器，其特征在于：所述红外激光对射受光器指示电路为具有红灯和绿灯的电路，红灯正极连接电源VCC，红灯串联电阻，电阻另一端接红外激光对射探测器受光器单片机I/O口；绿灯正极连接电源VCC，负极串联电阻，电阻另一端接红外激光对射探测器受光器单片机I/O口；当红外激光对射受光器可正常接收到脉冲激光时绿灯闪烁，红灯熄灭；当红外激光对射受光器未能正常接收到脉冲激光时，红灯常亮，绿灯熄灭。

5.根据权利要求1所述的红外激光对射探测器，其特征在于：所述红外激光采用脉冲激光束，其波长为780nm。