CN107037840B - 基于apc和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置，包括同轴分布且顺序套接的光学透镜组合结构、散热机构、控制系统仓和电池安装仓，所述控制系统仓内设置多路输出驱动控制系统，多路输出驱动控制系统包括用于输出稳定光的自动功率控制驱动电路和用于防止激光波长漂移的智能恒温控制半导体制冷器电路。本发明基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置，输出稳定的发光功率，具备防止激光波长漂移的激光半导体工作环境。

Description

基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置
技术领域
本发明涉及光电仪器技术领域，尤其涉及一种基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置。
背景技术
现有的激光发现设备中，激光半导体中的PD作为参考电压，伴着LD发射激光输出功率的升高，激光发现设备室内温度随之升高，由于激光对于温度的敏感性非常高，功率不断升高，将无法保证激光器发光的稳定性；现有的便携式激光发现设备中，只采用风扇等简单的主动散热形式，难以满足激光的低温工作环境，进而导致，光输出的激光光谱波长随温度的升高而发生漂移，无法满足激发物证的荧光显现；例如，常规的445nm波长的激光光谱即可实现激发汗液痕迹生物物证，但是随着温度的升高，波长会不断的增加，一但超出这一波长，将难以很好的显现汗液痕迹生物物证。
发明内容
本发明提供一种基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置，输出稳定的发光功率，具备防止激光波长漂移的激光半导体工作环境。
本发明采用以下技术方案：
基于APC和恒温智能控制的激光二极管物证发现装置，包括同轴分布且顺序套接的光学透镜组合结构、散热机构、控制系统仓和电池安装仓，其特征在于，所述控制系统仓内设置多路输出驱动控制系统，多路输出驱动控制系统包括用于输出稳定光的自动功率控制驱动电路和用于防止激光波长漂移的智能恒温控制半导体制冷器电路。
进一步地，所述自动功率控制驱动电路包括顺序电连接的直流电源、第一比较器、电容充放模块、恒流源模块、激光二极管、用于检测所述激光二极管输出光功率的光电二极管和反馈回路模块，反馈回路模块的输出端连接第一比较器的输入端构成闭合环路，通过负反馈机制稳定激光二极管的发光功率从而输出稳定光。
优选地，所述恒流源模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一三极管、第二三极管、第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容以及稳压二极管；
第一运算放大器，其正相输入端连接所述电容充放模块的输出端作为所述恒流源模块的输入端，其反相输入端连接第一电容的第一端，第一电容的第二端连接所述第一运算放大器的输出端，其输出端通过第一电阻连接第一三极管的控制端；第一三极管的控制端连接稳压二极管的阳极，稳压二极管的阴极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接所述第一运算放大器的反相输入端；
第一三极管，其高电位端连接电源端，其低电位端通过一用于分压的第二电阻连接所述激光二极管作为所述恒流源模块的输出端；
第二三极管，其高电位端连接所述稳压二极管的阴极，其低电位端接地，其控制端连接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接所述第一运算放大器的反相输入端；
第二运算放大器，其正相输入端与第三电阻的第一端连接，其反相输入端分别与第三电阻的第二端连接和第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器A2的输出端通过一用于保护功能的第五电阻与所述第一运算放大器的反相输入端连接，用于检测所述恒流源模块的输出端电流。
进一步地，所述反馈回路模块包括电流检测芯片、第三运算放大器、第四运算放大器、第六电阻和第七电阻，所述光电二极管的输出端作为电流检测芯片的输入端，电流检测芯片的输出端连接第三运算放大器的正相输入端，第三运算放大器的反相输入端连接其输出端，第三运算放大器的输出端连接第四运算放大器的反相输入端，第四运算放大器的正相输入端通过第六电阻连接第四运算放大器的输出端，第四运算放大器的正相输入端通过第七电阻接地，第四运算放大器的输出端作为所述第一比较器的输入端。
优选地，所述多路输出驱动控制系统还包括缓启动渐亮驱动电路，用于防止误操作瞬间启动所述激光二极管发光，
缓启动渐亮驱动电路设置在所述直流电源和所述第一比较器之间，所述直流电源的输出端连接缓启动渐亮驱动电路的输入端，缓启动渐亮驱动电路的输出端连接所述第一比较器的输入端。
进一步地，所述缓启动渐亮驱动电路包括顺次连接的第一π型滤波电路、延时网络电路和第二π型滤波电路；
所述延时网络电路包括并联三极管、第八电阻、第四电容、第五电容、第八电容、第三电解电容和第九电解电容；所述第一π型滤波电路的输出端作为所述延时网络电路的输入端，所述延时网络电路的输入端连接所述第八电阻的第一端，第八电阻的第二端通过所述第三电解电容接地，第八电阻的第二端连接所述第三电解电容的阳极；所述延时网络电路的输入端连接所述并联三极管的集电极，所述并联三极管的基极通过第五电容接地，所述并联三极管的基极和第五电容之间的公共端，通过所述第四电容连接第八电阻的第二端和所述第三电解电容的阳极之间的公共端，所述并联三极管的发射极通过所述第九电解电容接地，所述并联三极管的发射极与所述第九电解电容的阳极连接，所述并联三极管的发射极通过所述第八电容作为所述延时网络电路的输出端。
进一步地，所述智能恒温控制半导体制冷器电路包括
热敏电阻，用于采集所述物证发现装置内激光二极管工作的环境温度，其输出端通过一模数转换电路连接一单片计算机的输入端；
单片计算机，其第一输出端通过一数模转换电路连接一半导体制冷电路，其第二输出端连接一风扇；
半导体制冷电路，包括第二比较器、反相器、减法放大器、定向控制器、半导体制冷器和取样电阻；所述第二比较器，其第一输入端连接所述数模转换电路的输出端作为半导体制冷电路的输入端，第其第一输出端连接所述定向控制器的输入端，其第二输出端连接一反相器的输入端，所述反相器的输出端连接所述定向器的输入端；定向控制器，其第一输出端连接所述半导体制冷器的第一输入端、其第二输出端连接所述取样电阻的第一端，所述取样电阻的第二端连接所述半导体制冷器的第二输入端，提供双向电流；减法放大器，其第一输入端连接所述取样电阻的第一端，其第二输入端连接所述取样电阻的第二端，其输出端连接所述第二比较器的第二输入端，形成负反馈机制使输出的电流恒定；
恒流源，为热敏电阻、模数转换电路和单片计算机提供电源。
优选地，所述定向控制器包括第一NPN三极管、第二NPN三极管、第一PNP三极管和第二PNP三极管，
第一NPN三极管和第一PNP三极管的基极分别连接所述第二比较器的输出端，第一NPN三极管和第一PNP三极管的基极发射极分别连接所述半导体制冷器，第一NPN三极管和第一PNP三极管的集电极分别连接电源；第二NPN三极管和第二PNP三极管的基极分别连接所述反相器的输出端，第二NPN三极管和第二PNP三极管的集电极分别接地，第二NPN三极管和第二PNP三极管的发射极分别连接所述取样电阻的第一端，所述取样电阻的第二端连接所述半导体制冷器。
进一步地，所述控制系统仓内设置多路输出驱动控制系统以及在仓内轴线上还设置用于散热的风扇；所述散热机构为多通孔散热器，多通孔散热器内部轴线上设置激光半导体，在激光半导体的后端设置半导体制冷器，在风扇、多通孔散热器和半导体制冷器的多重散热降温作用下保持激光半导体工作环境温度防止激光波长漂移；所述光学透镜组合结构包括第一光学透镜组合结构和邻近所述散热机构的第二光学透镜组合结构，第一光学透镜组合结构沿轴线从后往前设置双凸透镜和平面玻璃，第二光学透镜组合结构，沿轴线从后往前设置激光光斑整形匀化透镜和非球面双凸透镜。
有益效果
(1)自动功率控制驱动电路，通过电容充放模块的充放电，以及反馈回路模块的反馈机制，使得恒流源模块进行微调电流，从而达到激光半导体输出稳定的发光功率。
(2)通过智能恒温控制半导体制冷器电路通过热敏电阻检测当前激光半导体工作的环境温度，单片机给出相应的控制信号，驱动定向器提供双向电流，控制执行机构半导体制冷器TEC制冷或加热，使得激光半导体工作的环境温度恒定，从而防止激光波长漂移。
(3)缓启动渐亮驱动电路，利用并联三极管和电容通过充放电实现延时网络电路，从而保护激光半导体和防止误操作造成的人身伤害。
附图说明
图1是本发明实施例1的基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的自动功率控制APC驱动电路的结构示意图；
图3是本发明实施例1提供的智能恒温控制半导体制冷器电路的结构示意图；
图4是本发明实施例2提供的自动功率控制APC驱动电路的结构示意图；
图5是本发明实施例2提供的智能恒温控制半导体制冷器电路的结构示意图；
图6是本发明实施例3提供的自动功率控制APC驱动电路的结构示意图；
图7是本发明实施例3提供的缓启动渐亮驱动电路的结构示意图。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见图1，基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置，包括同轴线L分布且顺序套接的光学透镜组合结构、散热机构、控制系统仓13和铝制电池安装仓14，所述铝制电池安装仓14内部放置双组锂电池17，后部设置铝制电池安装仓密封盖15，铝制电池安装仓14上设置为物证发现装置提供电源通断的开关器16；控制系统仓13内设置多路输出驱动控制系统3以及在仓内轴线L上还设置用于散热的风扇23；散热机构为多通孔散热器10，多通孔散热器10内部轴线L上设置激光半导体104，在激光半导体104的后端设置半导体制冷器2(Thermo Electric Cooler，以下简称TEC)，在风扇23、多通孔散热器10和TEC2的多重散热降温作用下保持激光半导体104工作环境温度防止激光波长漂移；光学透镜组合结构包括第一光学透镜组合结构11和邻近散热机构的第二光学透镜组合结构12，第一光学透镜组合结构11沿轴线L从后往前设置双凸透镜8和平面玻璃9，第二光学透镜组合结构12，沿轴线L从后往前设置激光光斑整形匀化透镜5和非球面双凸透镜6、7。
使用时，打开开关器16，多路输出驱动控制系统3驱动控制在激光半导体104发射激光，其光束通过整形匀化透镜5，将椭圆分布的光束整形成近似圆形分布的光束，该整形后的光束顺序通过非球面双凸透镜6、7以及双凸透镜8的扩束，最后通过平面玻璃9照射需要检测的客体表面，检查生物物证。
其中，多路输出驱动控制系统3包括用于输出稳定光的自动功率控制驱动电路和用于防止激光波长漂移的智能恒温控制半导体制冷器电路。
参见图2，自动功率控制(Automatic Power Control，简称APC)驱动电路包括顺序电连接的双组锂电池100、第一比较器101、电容充放模块102、恒流源模块103、激光二极管(LD)、用于检测所述激光二极管LD输出光功率的光电二极管PD和反馈回路模块105，其中，激光二极管LD和光电二极管PD封装组成激光半导体104，反馈回路模块105的输出端连接第一比较器101的输入端构成闭合环路，通过负反馈机制稳定激光二极管LD的发光功率从而输出稳定光。
APC驱动电路的工作原理：系统上电后，第一比较器101的正相输入端设定正电压值VSET，负相输入端电压假设为0，则第一比较器101输出的低电平致使电容充放电模块102对电容充电，随着电容电压的缓慢上升，恒流源模块103的驱动电流不断升高，激光二极管LD输出光强不断升高，光电二极管PD探测电流变大，从而导致反馈回路模块105输出电压升高，直至高过第一比较器101正相输入端电压VSET后，第一比较器101输出由低电平跳变为高电平，接着执行上述过程的反过程：电容充放模块102放电、激光半导体104功率减小，由此循环往复，最终稳定激光半导体104发光功率。
电容充放电模块102根据第一比较器101输出电压的高低循环跳变来对电容充放电模块102进行充放电，最终将其电压值稳定在某预设值，从而间接控制恒流源模块103的输入电压，并进一步控制激光半导体104的电流，恒流源模块103直接驱动激光半导体104，激光半导体104的输入电压和驱动电流成正比例关系。
参见图3，所述智能恒温控制半导体制冷器电路包括
热敏电阻21，用于采集所述物证发现装置内激光半导体104工作的环境温度，其输出端通过A/D转换电路22连接单片计算机20的输入端；
单片计算机20(型号为89C52)，其第一输出端通过D/A转换电路24连接半导体制冷电路25，其第二输出端连接一风扇23；单片计算机20还分别有连接有显示器27和超限报警电路28。
半导体制冷电路25，包括第二比较器A5、反相器I1、减法放大器A6、定向控制器、半导体制冷器TEC和取样电阻R；第二比较器A5，其第一输入端连接D/A转换电路24的输出端作为半导体制冷电路25的输入端，其第一输出端连接所述定向控制器的输入端，其第二输出端连接反相器I1的输入端，反相器I1的输出端连接所述定向器的输入端；定向控制器，其第一输出端连接半导体制冷器TEC的第一输入端、其第二输出端连接所述取样电阻R的第一端，取样电阻R的第二端连接半导体制冷器TEC的第二输入端，提供双向电流；减法放大器A6，其第一输入端连接取样电阻R的第一端，其第二输入端连接取样电阻R的第二端，其输出端连接第二比较器A5的第二输入端，形成负反馈机制使输出的电流恒定；
恒流源26，为热敏电阻21、A/D转换电路22和单片计算机20提供电源。
智能恒温控制半导体制冷器电路工作原理：利用热敏电阻21实时采集半导体激光器的温度数据，然后经过A/D转换电路22转换为数字信号，存入单片机89C52的内部数据存储器，送显示器27显示，并与设定值进行比较，经过PID算法得到控制量并由单片机20输出，通过D/A转换电路24连接的半导体制冷电路25去控制执行机构半导体制冷器TEC制冷或加热，以保持多通孔散热器10内激光二极管LD的温度恒定，从而保证了激光半导体104在恒定的温度下工作。半导体制冷器TEC用可调的压控电流源驱动。显示器27采用数码显示，可显示设置温度和实时监视激光二极管LD的温度。超限报警电路28用于监视激光二极管LD的温度超过设置温度的限制时发生报警。
实施例2
本实施例基于实施例1，与其不同之处在于，参见图4，自动功率控制APC驱动电路中，恒流源模块103包括第一运算放大器A1(型号LT1006)、第二运算放大器A2(型号LT1789)、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1以及稳压二极管DW1；
第一运算放大器A1，其正相输入端连接电容充放模块102的输出端作为恒流源模块103的输入端，其反相输入端连接第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端连接第一运算放大器A1的输出端，其输出端通过第一电阻R1连接第一三极管Q1的控制端；第一三极管Q1的控制端连接稳压二极管DW1的阳极，稳压二极管DW1的阴极连接第一二极管D1的阴极，第一二极管D1的阳极连接第一运算放大器A1的反相输入端；
第一三极管Q1，其高电位端连接电源端VCC，其低电位端通过一用于分压的第二电阻连接所述激光二极管LD作为所述恒流源模块的输出端；
第二三极管Q2，其高电位端连接所述稳压二极管DW1的阴极，其低电位端接地，其控制端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接第一运算放大器A1的反相输入端；
第二运算放大器A2，其正相输入端与第三电阻R3的第一端连接，其反相输入端分别与第三电阻R3的第二端连接和第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与第二运算放大器A2的输出端连接，第二运算放大器A2的输出端通过一用于保护功能的第五电阻R5与第一运算放大器A1的反相输入端连接，用于检测恒流源模块103的输出端电流。
电容充放电模块102是形成反馈回路、实现自动功率控制至关重要的一部分。稳定激光半导体104的功率是通过微调流经激光半导体104的电流实现的，这种微调功能是通过自动起伏变化的机制实现的。由第二运算放大器A2的固定增益输出反馈给第一运算放大器A1反相输入端而形成闭环，第二运算放大器A2的引入使激光二极管LD阴极得以共地，便于测试。此外，增加了激光二极管LD电流关断控制电路，第一运算放大器A1的输出使能端通过将第一三极管Q1的基极电位拉地来关断激光二极管LD电流，相当于激光半导体104开关关闭，而当开关打开时，可实现激光二极管LD电流缓慢地上升至预定值。元器件选取上，LT1006运算放大器和LT1789仪表放大器均是单电源供电型放大器，能够满足单电源供电的需求。电路工作中，第二运算放大器A2(LT1789)的放大倍数为A＝10，流经激光二极管LD电流I与输入电压U的关系为：I＝0.1U。
其中，I的单位为毫安，U的单位为伏特，即当输入电压由0V变化到2.5V时，可实现激光器电流由0mA到250mA的线性变化。
蝶形封装激光半导体104中均自带有PIN或PD光电探测器用于探测光强，光电探测器能够得到与检测光强成一定比例关系的电流信号，通过对该电流信号进行电压转换、放大处理即可得到实用的监测信号。
反馈回路模块105包括电流检测芯片(型号为MAX4008)、第三运算放大器A3、第四运算放大器A4、第六电阻R6和第七电阻R7，光电二极管PD的输出端作为电流检测芯片MAX4008的输入端，电流检测芯片MAX4008的输出端连接第三运算放大器的正相输入端，第三运算放大器的反相输入端连接其输出端，第三运算放大器A3的输出端连接第四运算放大器A4的反相输入端，第四运算放大器A4的正相输入端通过第六电阻R6连接第四运算放大器A4的输出端，第四运算放大器A4的正相输入端通过第七电阻R7接地，第四运算放大器A4的输出端作为第一比较器A1的输入端。
MAX4008是一款高精度电流检测芯片，在光纤应用中专门用于检测PD或PIN光电探测器的电流，它的REF引脚是参考电流输入引脚，OUT引脚是检测电压输出引脚，其电压值大小与REF引脚电流成正比关系。当REF参考电流在250nA到2.5mA范围内变化时，电流检测芯片MAX4008的检测精度可维持在5％以内；在精度放宽到10％的前提下，检测电流范围可扩展到10nA到10mA。电流检测芯片MAX4008的输出电压UMAX4008(单位mV)与参考电流IREF(单位μA)的关系式为：UMAX4008＝IREFR
由此，250nA～2.5mA的REF参考电流值对应的输出电压范围是0.25mV～2.5V。0.25mV～2.5V的电压值需要变换放大到所需要的电压范围，这通过由运算放大器A4组成的同相比例运算电路实现，其比例系数为1+Rf/R。注意到一点，电流检测芯片MAX4008的输出电阻为10kΩ，而根据PIN、光强度等的不同，电流检测芯片MAX4008的输出电压可能会低至几毫伏，为了防止输出电压在下一级输入会有衰减，在电流检测芯片MAX4008与同相比例运算电路之间加一级由运算放大器A3组成的电压跟随器，用于隔离，提高在电流检测芯片MAX4008“带负载”的能力。最终，运算放大器A4的输出电压U0与电流检测芯片MAX4008输出电压UMAX4008的关系式为：
U0＝UMAX4008×(1+Rf/R)
Rf和R的阻值需要根据具体的LD以及PIN参数来确定。
参见图5，半导体制冷电路25中所述定向控制器包括第一NPN三极管Q3、第二NPN三极管Q5、第一PNP三极管和Q4第二PNP三极管Q6，四个晶体管为达林顿管，
第一NPN三极管Q3和第一PNP三极管Q4的基极分别连接所述第二比较器的输出端，第一NPN三极管Q3和第一PNP三极管Q4的基极发射极分别连接所述半导体制冷器，第一NPN三极管Q3和第一PNP三极管Q4的集电极分别连接电源VCC；第二NPN三极管Q5和第二PNP三极管Q6的基极分别连接反相器I1的输出端，第二NPN三极管Q5和第二PNP三极管Q6的集电极分别接地，第二NPN三极管Q5和第二PNP三极管Q6的发射极分别连接取样电阻R的第一端，取样电阻R的第二端连接半导体制冷器TEC。
半导体制冷电路25中驱动部分由第二比较器A5，反向器I1，取样电阻R，半导体制冷器TEC和四个达林顿管组成，达林顿管的组合结构，可以很容易的实现电热制冷器中电流的流动方向控制，即通过输入电压的控制即可达到电热制冷或加热的目的。为避免驱动电路中电流的突变，还应在第二比较器A5的输出端接一适当的电容，以达到平滑电流，稳定温度的作用。
参见附图，Vi为第二比较器A5输出端的电压，V2为第二NPN三极管Q5和第二PNP三极管Q6的发射极公共端的电压，V3为第二比较器A5正相输入端的电压，
Vi>V3时,V1为高电平,V2为低电平,此时流过半导体制冷器TEC电流方向为从左向右方向；
Vi<V3时,V1为低电平,V2为高电平,则流过TEC电流方向为从右向左方向；
取样电阻R反映流过TEC的电流I’，且电压降为I*R，这个电压降经减法放大器A6放大其差值，即V3＝mRI’，其中m为放大倍数。由运算放大器性质V+＝V-有Vi＝V3，所以Vi＝mRI’可以看成电压控制电流源,其中,传递函数I’/Vi＝(1/mR)(A/V)。
采用电流串联负反馈结构使输出电流恒定，利用TEC具有既可制冷又可制热的特点，半导体制冷电路25构成互补对称式压控电流源，使其提供双向电流，并控制在任何时刻只有一个处于恒流源方式工作，即可达到要求。电路中驱动三极管可以用达林顿管或大功率MOS场效应管，由于流过功率管的电流较大，必须把它固定在散热片上，以保证它们能在安全区域工作。
实施例3
本实施例基于实施例1，与其不同之处在于，参见图6，所述多路输出驱动控制系统还包括缓启动渐亮驱动电路300’，用于防止误操作瞬间启动所述激光二极管发光，
缓启动渐亮驱动电路300’设置在双组锂电池100和第一比较器101之间，双组锂电池100的输出端连接缓启动渐亮驱动电路300’的输入端，缓启动渐亮驱动电路300’的输出端连接第一比较器101的输入端。
激光半导体往往会在由于在启动和关闭的瞬间产生一个巨大的冲击电流，该电流足以使激光半导体损坏，同时由于激光半导体所激发出的光源对人体具有一定的伤害，启动瞬间可能因为误操或者不注意会伤及人身，而设计成缓启动红绿逐渐增加亮度逐渐增量可尽可能的减少误操所产生的危害，起到保护激光半导体和安全设计。
参见图7，缓启动渐亮驱动电路300’包括顺次连接的第一π型滤波31’电路、延时网络电路32’和第二π型滤波电路33’；
所述延时网络电路包括并联三极管Q7、第八电阻R8、第四电容C4、第五电容C5、第八电容C8、第三电解电容C3和第九电解电容C9；第一π型滤波电路31’的输出端作为延时网络电路32’的输入端，延时网络电路32’的输入端连接第八电阻R8的第一端，第八电阻R8的第二端通过第三电解电容C3接地，第八电阻R8的第二端连接第三电解电容C3的阳极；延时网络电路32’的输入端连接并联三极管Q7的集电极，并联三极管Q7的基极通过第五电容C5接地，并联三极管Q7的基极和第五电容之间的公共端，通过所述第四电容连接第八电阻的第二端和所述第三电解电容的阳极之间的公共端，并联三极管Q7的发射极通过第九电解电容C9接地，并联三极管Q7的发射极与第九电解电容C9的阳极连接，并联三极管Q7的发射极通过第八电容C8作为延时网络电路32’的输出端。
线路控制原理：慢启动输入电压在开关闭合的瞬间产生大量的高频成分，经过两个π型滤波网络滤除了大部分高频分量，直流及低频分量则可以顺利通过。并联三极管Q7其实组成了开关的主回路和控制回路，开关延时时间主要由第八电阻R8、电容C3、C5、C9数值决定，当启动开关电流经过第八电阻R8和第三电解电容C3，为第三电解电容C3充电，第三电解电容C3处于短路导通状态，第八电阻R8与并联三极管Q7、第五电容C5形成闭环回路，起到延时的作用，当通过并联三极管Q7将第三电解电容C3和第五电容C5放电到平衡时，并联三极管Q7的基极电压达到低于设置值时，主流电流经过第八电容C8实现导通，此时的闭环回路延时失效。
激光延缓输出，且必须在警示语音完成后激光才能采用缓慢渐亮的方式输出。一种片上软启动电路,运用数字电路对芯片系统时钟编码,经电阻型DAC转换得到台阶式上升的软启动电压,并利用数字编码溢出位控制软启动到正常状态的转换,结构相对简单,对工艺、器件匹配的要求较低,而且实现了全片上集成。该电路已用于一自行设计的PWM型Buck控制芯片,用以实现芯片的软启动。达到预警和提示功能，也预防激光伤害作用。
以上所述是本发明的优选实施方式，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置，包括同轴分布且顺序套接的光学透镜组合结构、散热机构、控制系统仓和电池安装仓，其特征在于，所述控制系统仓内设置多路输出驱动控制系统，多路输出驱动控制系统包括用于输出稳定光的自动功率控制驱动电路和用于防止激光波长漂移的智能恒温控制半导体制冷器电路；
所述自动功率控制驱动电路包括顺序电连接的直流电源(100)、第一比较器(101)、电容充放模块(102)、恒流源模块(103)、激光二极管(LD)、用于检测所述激光二极管(LD)输出光功率的光电二极管(PD)和反馈回路模块(105)，反馈回路模块(105)的输出端连接第一比较器(101)的输入端构成闭合环路，通过负反馈机制稳定激光二极管(LD)的发光功率从而输出稳定光；
所述恒流源模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一三极管、第二三极管、第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容以及稳压二极管；
第一运算放大器，其正相输入端连接所述电容充放模块的输出端作为所述恒流源模块的输入端，其反相输入端连接第一电容的第一端，第一电容的第二端连接所述第一运算放大器的输出端，其输出端通过第一电阻连接第一三极管的控制端；第一三极管的控制端连接稳压二极管的阳极，稳压二极管的阴极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接所述第一运算放大器的反相输入端；
第一三极管，其高电位端连接电源端，其低电位端通过一用于分压的第二电阻连接所述激光二极管作为所述恒流源模块的输出端；
第二三极管，其高电位端连接所述稳压二极管的阴极，其低电位端接地，其控制端连接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接所述第一运算放大器的反相输入端；
第二运算放大器，其正相输入端与第三电阻的第一端连接，其反相输入端分别与第三电阻的第二端连接和第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端通过一用于保护功能的第五电阻与所述第一运算放大器的反相输入端连接，用于检测所述恒流源模块的输出端电流。
2.如权利要求1所述的基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置，其特征在于，所述反馈回路模块包括电流检测芯片、第三运算放大器、第四运算放大器、第六电阻和第七电阻，所述光电二极管的输出端作为电流检测芯片的输入端，电流检测芯片的输出端连接第三运算放大器的正相输入端，第三运算放大器的反相输入端连接其输出端，第三运算放大器的输出端连接第四运算放大器的反相输入端，第四运算放大器的正相输入端通过第六电阻连接第四运算放大器的输出端，第四运算放大器的正相输入端通过第七电阻接地，第四运算放大器的输出端作为所述第一比较器的输入端。
3.如权利要求1所述的基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置，其特征在于，所述多路输出驱动控制系统还包括缓启动渐亮驱动电路，用于防止误操作瞬间启动所述激光二极管发光，
缓启动渐亮驱动电路设置在所述直流电源和所述第一比较器之间，所述直流电源的输出端连接缓启动渐亮驱动电路的输入端，缓启动渐亮驱动电路的输出端连接所述第一比较器的输入端。
4.如权利要求3所述的基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置，其特征在于，所述缓启动渐亮驱动电路包括顺次连接的第一π型滤波电路、延时网络电路和第二π型滤波电路；
所述延时网络电路包括并联三极管、第八电阻、第四电容、第五电容、第八电容、第三电解电容和第九电解电容；所述第一π型滤波电路的输出端作为所述延时网络电路的输入端，所述延时网络电路的输入端连接所述第八电阻的第一端，第八电阻的第二端通过所述第三电解电容接地，第八电阻的第二端连接所述第三电解电容的阳极；所述延时网络电路的输入端连接所述并联三极管的集电极，所述并联三极管的基极通过第五电容接地，所述并联三极管的基极和第五电容之间的公共端，通过所述第四电容连接第八电阻的第二端和所述第三电解电容的阳极之间的公共端，所述并联三极管的发射极通过所述第九电解电容接地，所述并联三极管的发射极与所述第九电解电容的阳极连接，所述并联三极管的发射极通过所述第八电容作为所述延时网络电路的输出端。
5.如权利要求1所述的基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置，其特征在于，所述智能恒温控制半导体制冷器电路包括
热敏电阻，用于采集所述物证发现装置内激光二极管工作的环境温度，其输出端通过一模数转换电路连接一单片计算机的输入端；
单片计算机，其第一输出端通过一数模转换电路连接一半导体制冷电路，其第二输出端连接一风扇；
半导体制冷电路，包括第二比较器、反相器、减法放大器、定向控制器、半导体制冷器和取样电阻；所述第二比较器，其第一输入端连接所述数模转换电路的输出端作为半导体制冷电路的输入端，其第一输出端连接所述定向控制器的输入端，其第二输出端连接一反相器的输入端，所述反相器的输出端连接所述定向控制器的输入端；定向控制器，其第一输出端连接所述半导体制冷器的第一输入端、其第二输出端连接所述取样电阻的第一端，所述取样电阻的第二端连接所述半导体制冷器的第二输入端，提供双向电流；减法放大器，其第一输入端连接所述取样电阻的第一端，其第二输入端连接所述取样电阻的第二端，其输出端连接所述第二比较器的第二输入端，形成负反馈机制使输出的电流恒定；
恒流源，为热敏电阻、模数转换电路和单片计算机提供电源。
6.如权利要求5所述的基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置，其特征在于，所述定向控制器包括第一NPN三极管、第二NPN三极管、第一PNP三极管和第二PNP三极管，
第一NPN三极管和第一PNP三极管的基极分别连接所述第二比较器的输出端，第一NPN三极管和第一PNP三极管的基极发射极分别连接所述半导体制冷器，第一NPN三极管和第一PNP三极管的集电极分别连接电源；第二NPN三极管和第二PNP三极管的基极分别连接所述反相器的输出端，第二NPN三极管和第二PNP三极管的集电极分别接地，第二NPN三极管和第二PNP三极管的发射极分别连接所述取样电阻的第一端，所述取样电阻的第二端连接所述半导体制冷器。
7.如权利要求1所述的基于APC和恒温智能控制的激光半导体物证发现装置，其特征在于，所述控制系统仓(13)内设置多路输出驱动控制系统(3)以及在仓内轴线(L)上还设置用于散热的风扇(23)；所述散热机构为多通孔散热器(10)，多通孔散热器(10)内部轴线(L)上设置激光半导体(104)，在激光半导体(104)的后端设置半导体制冷器(2)，在风扇(23)、多通孔散热器(10)和半导体制冷器(2)的多重散热降温作用下保持激光半导体(104)工作环境温度防止激光波长漂移；所述光学透镜组合结构包括第一光学透镜组合结构(11)和邻近所述散热机构的第二光学透镜组合结构(12)，第一光学透镜组合结构(11)沿轴线(L)从后往前设置双凸透镜(8)和平面玻璃(9)，第二光学透镜组合结构(12)，沿轴线(L)从后往前设置激光光斑整形匀化透镜(5)和非球面双凸透镜(6、7)。
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