CN104422479A

CN104422479A - 药瓶激光检测电路

Info

Publication number: CN104422479A
Application number: CN201310378520.1A
Authority: CN
Inventors: 罗晓辉; 温细仁; 朱文楷
Original assignee: SHENZHEN ANRUIKE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN ANRUIKE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2015-03-18

Abstract

本发明公开了一种药瓶激光检测电路，包括：激光控制模块，用于接收控制模块的控制信号并对该控制信号进行滤波放大以驱动激光发射管向激光接收管发射一定亮度的激光信号；接收处理模块，用于对激光接收管输出的波动信号进行滤波放大后传输给控制模块；控制模块，用于向激光控制模块发送定量的模拟控制信号，并对经过接收处理模块处理后的波动信号进行分析。本发明检测电路构成一个系统的反馈网络，控制模块通过对信号的量化处理分析，区分是否有透明药瓶以及何种规格的透明药瓶经过激光发射管的照射区域，并以此计数统计，解决了现有技术无法检测透明药瓶的问题，而且电路结构简单，成本低，检测精准，效率高。

Description

药瓶激光检测电路

技术领域

本发明涉及医药检测设备技术领域，具体涉及一种药瓶激光检测电路，尤其是包括透明药瓶的激光检测电路。

背景技术

目前，各种毒麻药品的流失、滥用已成为当今世界令人瞩目的医学与社会问题，而现在医院对贵重毒麻药品的管理普遍还是基于人工统计，清点，贴标签，双人双锁专柜保管等，这样做工作复杂繁琐，效率低下，无法达到信息化管理的要求。

即使目前有红外检测电路或激光检测电路可以替代人们实现产品数量检测的工作，但是，针对有些透明药瓶以及药瓶规格参数不同的透明药瓶，现有的红外检测电路或激光检测由于采用简单的高低电平控制方式，而不能够解决发光管与接收管之间因透明药瓶的透光性而带来检测区分问题，本领域人员不得不把目光投入到高成本的检测设备上。

发明内容

本发明提供一种药瓶激光检测电路，能够解决上述问题。

本发明实施例提供的一种药瓶激光检测电路，包括：控制模块、激光发射模块、接收处理模块、激光发射管及激光接收管；激光控制模块，用于接收控制模块的控制信号并对该控制信号进行滤波放大以驱动激光发射管向激光接收管发射一定亮度的激光信号；接收处理模块，用于对激光接收管输出的波动信号进行滤波放大后传输给控制模块；控制模块，用于向激光控制模块发送定量的模拟控制信号，并对经过接收处理模块处理后的波动信号进行分析。

优选地，所述激光发射模块包括由两个串联的一阶有源低通滤波放大器构成的二阶有源低通滤波放大器，二阶有源低通滤波放大器的输出端经过一比例放大器连接二阶有源低通滤波放大器的输入端，二阶有源低通滤波放大器的输出信号经过一晶体三极管放大以驱动激光发射管。

优选地，所述两个一阶有源低通滤波放大器包括：第一运放U2A、第二运放U2B，第一运放U2A的反向输入端与输出端之间分别并联一电阻R1和一电容C1，第一运放的正向输入端接入一基准电压；第二运放U2B的反向输入端与输出端之间分别并联一电阻R2和一电容C2，第二运放U2B的正向输入端接入所述基准电压；第一运放U2A的输出端经过一电阻R11连接第二运放U2B的反向输入端；所述比例放大器包括一第三运放U3A，第二运放U2B的输出端经过一电阻R16连接第三运放U3A的正向输入端，第三运放U3A的正向输入端与输出端之间连接一电阻R15，第三运放U3A的反向输入端接入所述基准电压，第三运放U3A的输出端经过一电阻R14连接第一运放U2A的反向输入端；所述晶体三极管为PNP形三极管Q1，三极管Q1的发射极经过一电阻R6连接至供电端VDD，三极管Q1的集电极经过激光发射管接地，三极管Q1的基极经过一电阻R13连接第二运放U2B的输出端；控制模块经过一电阻R8向第一运放U2A的反向输入端提供所述控制信号。

优选地，还包括由供电端VDD依次经过分压电阻R17和电阻R20接地构成的分压电路，电阻R20上的分压经过一由第四运放U3B构成的电压跟随器对外输出所述基准电压。

优选地，所述接收处理模块包括一有源二阶带通滤波放大器，激光接收管输出的波动信号传输至有源二阶带通滤波放大器的输入端，有源二阶带通滤波放大器的输出端连接至控制模块。

优选地，激光接收管采用PNP型光敏三极管，该光敏三极管的发射极经过一电阻R26连接供电端VDD，光敏三极管的集电极接地，光敏三极管的发射极还经过一电阻R27输出所述波动信号；有源二阶带通滤波放大器包括第五运放U5B、一阶电容C14和二阶电容C13，所述波动信号经过一阶电容C14的过滤并通过二阶电容C13传输至第五运放U5B的正向输入端，第五运放U5B的正向输入端经过一电阻R29接地，一阶电容C14和二阶电容C13的连接点与第五运放U5B的输出端通过电阻R30连接，第五运放U5B的输出端依次经过电阻R23和电阻R24接地，第五运放U5B的反向输入端连接至电阻R23与电阻R24的连接点，第五运放U5B的输出端作为有源二阶带通滤波放大器的输出端。

优选地，所述第五运放U5B的输出端经过一反相放大器连接至控制模块，反相放大器包括第六运放U5A，第六运放U5A的正向输入端经过一电阻R28接地，第六运放U5A的反向输入端经过一电阻R25连接第五运放U5B的输出端，第六运放U5A的反向输入端和输出端之间通过一电阻R22相连，第六运放U5A的输出端连接至控制模块。

上述技术方案可以看出，由于本发明实施例采用控制模块、激光发射模块、接收处理模块、激光发射管及激光接收管构成一个系统的反馈网络，控制模块发出一个准确量的模拟控制信号，然后经过反馈网络接收到一个可以量化的模拟信号，通过对信号的量化处理分析，区分是否有透明药瓶以及何种规格的透明药瓶经过激光发射管的照射区域，并以此计数统计，解决了现有技术无法检测透明药瓶的问题，而且电路结构简单，成本低，检测精准，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中药瓶激光检测电路的整体结构框图；

图2是本发明实施例中激光射向不同药瓶后的光线传播示意图；

图3是本发明实施例中激光发射模块的电路原理图；

图4是本发明实施例中激光发射模块的动态网络结构图；

图5是本发明实施例中激光发射管与激光接收管的安装结构示意图；

图6是本发明实施例中接收处理模块的电路原理图；

图7是本发明实施例中控制模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

本发明实施例提供一种药瓶激光检测电路，如图1所示，包括：控制模块、激光发射模块、接收处理模块、激光发射管及激光接收管；激光控制模块，用于接收控制模块的控制信号并对该控制信号进行滤波放大以驱动激光发射管向激光接收管发射一定亮度的激光信号；接收处理模块，用于对激光接收管输出的波动信号进行滤波放大后传输给控制模块；控制模块，用于向激光控制模块发送定量的模拟控制信号，并对经过接收处理模块处理后的波动信号进行分析。

由此可见，控制模块发出控制信号后经过激光发射模块滤波放大处理后产生一个驱动信号至激光发射管，从而控制激光发射管的激光强度（亮度），激光接收管用于接收该激光发射管发出的激光，根据接收到的不同强度的激光产生不同的波动信号，之所以激光接收管会接到不同强度的激光，正是由于药瓶的介入因素。

如图2示出了四种不同情形下的激光传播形式，a中是没有药瓶的情形，激光发射管101将激光发出后沿C方向全部被激光接收管102接收，损耗为几乎为0；b中是直径较大的透明药瓶103位于激光发射管101与激光接收管102之间的情形，激光照射到透明药瓶103上发生部分激光A方向的反射、部分激光B方向的折射，还有部分激光沿C方向照射到激光接收管102；c中是直径较小的透明药瓶位于激光发射管101与激光接收管102之间的情形，而且c中的透明药瓶的检测位置也略与b中情形不同，但同样会发生部分激光在A方向的反射，部分激光在B方向折射，还有部分激光沿C方向照射到激光接收管102；d中则示出了一种非透明药瓶位于激光发射管101与激光接收管102之间的情形，由于药瓶的非透明性质，激光被该药瓶全部反射或折射，激光接收管不能接收到激光；可以理解的是，本发明实施例中对于透明药瓶能够进行检测，对于非透明药瓶同样可以检测。

由上述四种情形的介绍可以看出，激光接收管由a情形变换到b情形或c情形或d情形定然会产生不同的波动信号。该波动信号输出至接收处理模块，经过接收处理模块的过滤放大处理，最终反馈至控制模块。

本发明实施例中控制模块输出的模拟控制信号是定量的，即控制信号的电压幅值和频率都确定的激励量，而非高电平或低电平等电压不定量的范围值，由于存在信号传输过程中的干扰现象，以及信号的衰减现象都会该定量的控制信号造成影响，而对于透明药瓶引起的波动信号往往也是微小的变化，由此，一旦控制信号输出过程、传递过程或接收过程中出现了干扰或衰减引起了信号的失真，则最终会导致控制模块对信号分析的失准，引起检测结果失败。

因此，本发明实施例中对控制信号的传输以及波动信号的传输都做了较为严格的处理。

如图1所示，本发明实施例中所述激光发射模块包括由两个串联的一阶有源低通滤波放大器构成的二阶有源低通滤波放大器，二阶有源低通滤波放大器的输出端经过一比例放大器连接二阶有源低通滤波放大器的输入端，可见，比例放大器作为反馈支路，两个一阶有源低通滤波放大器和一个比例放大器共同构成了一个二阶有源反馈型滤波放大网络，二阶有源低通滤波放大器的输出信号经过一晶体三极管放大以驱动激光发射管。

如图3所示，所述两个一阶有源低通滤波放大器包括：第一运放U2A、第二运放U2B，第一运放U2A的反向输入端与输出端之间分别并联一电阻R1和一电容C1，第一运放的正向输入端接入一基准电压；第二运放U2B的反向输入端与输出端之间分别并联一电阻R2和一电容C2，第二运放U2B的正向输入端接入所述基准电压；第一运放U2A的输出端经过一电阻R11连接第二运放U2B的反向输入端；所述比例放大器包括一第三运放U3A，第二运放U2B的输出端经过一电阻R16连接第三运放U3A的正向输入端，第三运放U3A的正向输入端与输出端之间连接一电阻R15，第三运放U3A的反向输入端接入所述基准电压，第三运放U3A的输出端经过一电阻R14连接第一运放U2A的反向输入端；所述晶体三极管为PNP形三极管Q1，三极管Q1的发射极经过一电阻R6连接至供电端VDD，三极管Q1的集电极经过激光发射管接地，三极管Q1的基极经过一电阻R13连接第二运放U2B的输出端；控制模块经过一电阻R8向第一运放U2A的反向输入端提供所述控制信号，图中端子J1即为该控制模块的输出端。

本发明实施例中还包括由供电端VDD依次经过分压电阻R17和电阻R20接地构成的分压电路，电阻R20上的分压经过一由第四运放U3B构成的电压跟随器对外输出所述基准电压。由分压电路分压电阻搭配灵活，能够实现基准电压的对外输出可以实现根据不同的电压要求在更大的范围内调整基准电压输出。

可以看出，对于整个二阶有源滤波放大器来说，激光发射管的控制信号从电阻R8处输入，为保证达到激光发射管的控制信号的有效性，第一运放U2A，第二运放U2B和第三运放U3A及其周边电路构成了一个稳定的有源二阶反馈型滤波网络系统，该系统的动态结构图如图4所示，H₁(w)表示由第一运放U2A构成的一阶有源滤波放大器的转移函数；H₂(w)表示由第一运放U2B构成的一阶有源滤波放大器的转移函数；K表示由第三运放U3A构成的比例放大器的转移函数。由此可得该二阶有源滤波放大器的系统传递函数为：

H (S) = \frac{G (S)}{1 - KG (S)}

= \frac{\frac{K}{T_{1} T_{2}}}{S^{2} + \frac{1}{T_{1}} S + \frac{K}{T_{1} T_{2}} \frac{R_{4}}{R_{3}}}

其中，

(\begin{matrix} K = \frac{R_{16}}{R_{15}} & T_{1} = R_{1} C_{1} & T_{2} = R_{2} C_{2} \end{matrix})

H（S）为该二阶有源滤波放大器的系统传递函数；G（S）为二阶有源滤波放大器的系统增益函数。

可见，本发明实施例中的激光发射模块构成了一个稳定的有源二阶反馈型滤波网络，经过该网络的控制信号通过电阻R13来控制晶体管Q1的工作状态，从而可以有效地控制激光发射管的激光发射强度。

如图5所示，激光发射管D1与激光接收管Q2安装位置相对，在安装位置之间容留了用于药瓶通过的空间。本发明实施例中激光接收管采用PNP型光敏三极管以配合上述激光发射模块中采用的PNP型晶体管Q1。

本发明实施例中所述接收处理模块包括一有源二阶带通滤波放大器，激光接收管输出的波动信号传输至有源二阶带通滤波放大器的输入端，有源二阶带通滤波放大器的输出端连接至控制模块。为了保证有源二阶带通滤波放大器输出的信号能够符合一定的电压标准，从而被控制模块有效接收，见图1中所示，二阶带通滤波放大器经过一反相放大器对信号做出处理，然后再输出给控制模块。

具体如图6所示，激光接收管采用PNP型光敏三极管，该光敏三极管的发射极经过一电阻R26连接供电端VDD，光敏三极管的集电极接地，光敏三极管的发射极还经过一电阻R27输出所述波动信号；有源二阶带通滤波放大器包括第五运放U5B、一阶电容C14和二阶电容C13，所述波动信号经过一阶电容C14的过滤并通过二阶电容C13传输至第五运放U5B的正向输入端，第五运放U5B的正向输入端经过一电阻R29接地，一阶电容C14和二阶电容C13的连接点与第五运放U5B的输出端通过电阻R30连接，第五运放U5B的输出端依次经过电阻R23和电阻R24接地，第五运放U5B的反向输入端连接至电阻R23与电阻R24的连接点，第五运放U5B的输出端作为有源二阶带通滤波放大器的输出端。所述第五运放U5B的输出端经过反相放大器连接至控制模块，反相放大器包括第六运放U5A，第六运放U5A的正向输入端经过一电阻R28接地，第六运放U5A的反向输入端经过一电阻R25连接第五运放U5B的输出端，第六运放U5A的反向输入端和输出端之间通过一电阻R22相连，第六运放U5A的输出端连接至控制模块。

可见，激光接收管Q2接收回来的波动信号经过电阻R27进入到由第五运放U5B构成的二阶有源带通滤波放大器进行信号过滤选通，并经第六运放U5A构成的反相放大器进入到后面的控制模块进行信号分析。该接收处理模块的系统网络转移函数为：

A (S) = \frac{2 \times R_{29} \times R_{23} + 2 \times R_{29} \times R_{23} \times C_{14} \times S}{R_{27} \times {R_{29}}^{2} \times R_{30} \times {C_{14}}^{2} \times S^{2} + ({R_{29}}^{2} \times R_{30} \times C_{14} + 2 \times R_{27} \times R_{29} \times R_{30}) \times S + 2 \times R_{29} \times R_{23}}

波动信号经过该网络，可以将一些干扰波和非带宽内的干扰信号给过滤掉，从而为后面的控制模块进行信号分析提供可靠性保障。

如图7所示为控制模块的电路原理图，控制模块主要由控制芯片U4及其外围电路构成，该控制模块通过AD采样获得接收处理模块检测到的波动信号，并对该波动信号进行运算分析，由于控制信号不同、是否有透明药瓶通过，以及透明药瓶的规格不同这三种情形，都会引起波动信号的不同，控制模块结合其输出的控制信号的量，对波动信号分析后能够确定出是否有透明药瓶通过激光发射管以及该透明药瓶属于何种规格，以此达到对药瓶的检测判断的功能，同时，控制模块计算出对应的控制信号再经过DA转换输出到激光发射模块，再次校准控制信号，进一步保证检测的有效性和精确性。

可以理解，本发明实施例中的检测电路以红外发射管替代激光发射管仍具有可行性，若只是对激光发射管进行简单的替换，则仍属于本发明的保护范围。

以上对本发明实施例所提供的一种药瓶激光检测电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.药瓶激光检测电路，其特征在于，包括：控制模块、激光发射模块、接收处理模块、激光发射管及激光接收管；

激光控制模块，用于接收控制模块的控制信号并对该控制信号进行滤波放大以驱动激光发射管向激光接收管发射一定亮度的激光信号；

接收处理模块，用于对激光接收管输出的波动信号进行滤波放大后传输给控制模块；

控制模块，用于向激光控制模块发送定量的模拟控制信号，并对经过接收处理模块处理后的波动信号进行分析。

2.如权利要求1所述的药瓶激光检测电路，其特征在于，所述激光发射模块包括由两个串联的一阶有源低通滤波放大器构成的二阶有源低通滤波放大器，二阶有源低通滤波放大器的输出端经过一比例放大器连接二阶有源低通滤波放大器的输入端，二阶有源低通滤波放大器的输出信号经过一晶体三极管放大以驱动激光发射管。

3.如权利要求2所述的药瓶激光检测电路，其特征在于，所述两个一阶有源低通滤波放大器包括：第一运放U2A、第二运放U2B，第一运放U2A的反向输入端与输出端之间分别并联一电阻R1和一电容C1，第一运放的正向输入端接入一基准电压；第二运放U2B的反向输入端与输出端之间分别并联一电阻R2和一电容C2，第二运放U2B的正向输入端接入所述基准电压；第一运放U2A的输出端经过一电阻R11连接第二运放U2B的反向输入端；所述比例放大器包括一第三运放U3A，第二运放U2B的输出端经过一电阻R16连接第三运放U3A的正向输入端，第三运放U3A的正向输入端与输出端之间连接一电阻R15，第三运放U3A的反向输入端接入所述基准电压，第三运放U3A的输出端经过一电阻R14连接第一运放U2A的反向输入端；所述晶体三极管为PNP形三极管Q1，三极管Q1的发射极经过一电阻R6连接至供电端VDD，三极管Q1的集电极经过激光发射管接地，三极管Q1的基极经过一电阻R13连接第二运放U2B的输出端；控制模块经过一电阻R8向第一运放U2A的反向输入端提供所述控制信号。

4.如权利要求3所述的药瓶激光检测电路，其特征在于，还包括由供电端VDD依次经过分压电阻R17和电阻R20接地构成的分压电路，电阻R20上的分压经过一由第四运放U3B构成的电压跟随器对外输出所述基准电压。

5.如权利要求1所述的药瓶激光检测电路，其特征在于，所述接收处理模块包括一有源二阶带通滤波放大器，激光接收管输出的波动信号传输至有源二阶带通滤波放大器的输入端，有源二阶带通滤波放大器的输出端连接至控制模块。

6.如权利要求5所述的药瓶激光检测电路，其特征在于，激光接收管采用PNP型光敏三极管，该光敏三极管的发射极经过一电阻R26连接供电端VDD，光敏三极管的集电极接地，光敏三极管的发射极还经过一电阻R27输出所述波动信号；有源二阶带通滤波放大器包括第五运放U5B、一阶电容C14和二阶电容C13，所述波动信号经过一阶电容C14的过滤并通过二阶电容C13传输至第五运放U5B的正向输入端，第五运放U5B的正向输入端经过一电阻R29接地，一阶电容C14和二阶电容C13的连接点与第五运放U5B的输出端通过电阻R30连接，第五运放U5B的输出端依次经过电阻R23和电阻R24接地，第五运放U5B的反向输入端连接至电阻R23与电阻R24的连接点，第五运放U5B的输出端作为有源二阶带通滤波放大器的输出端。

7.如权利要求6所述的药瓶激光检测电路，其特征在于，所述第五运放U5B的输出端经过一反相放大器连接至控制模块，反相放大器包括第六运放U5A，第六运放U5A的正向输入端经过一电阻R28接地，第六运放U5A的反向输入端经过一电阻R25连接第五运放U5B的输出端，第六运放U5A的反向输入端和输出端之间通过一电阻R22相连，第六运放U5A的输出端连接至控制模块。