CN107919080A - 一种多功能广告牌 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能广告牌，包含广告牌，在广告牌上还设有光谱采集系统，所述光谱采集系统包含CCD采样头、CCD时序电路、光电倍增管、高压调整电路、微控制器模块、多路选择开关、A/D采样电路和电源模块；所述电源模块分别与CCD采样头、CCD时序电路、光电倍增管、高压调整电路、微控制器模块、多路选择开关、A/D采样电路连接，用于提供所需电能；电源模块包含依次连接的太阳能光板、充电控制电路、蓄电池、放电控制电路；它可以探测极微弱的光信号,而且响应速度很快,有效面积也大,被广泛应用于光信号测量的领域。
Description
技术领域
本发明属于光谱数据采集控制领域，尤其涉及一种多功能广告牌。
背景技术
目前，光谱仪器是光学仪器的重要组成部分。它是应用光学原理, 对物质的结构和成分
等进行测量、分析和处理的基本设备, 广泛应用于化学分析、农业生产、环境监测、临床检
验、工业检测以及航空航天遥感等领域。微型光谱仪中一般采用光栅分光。光谱仪器的电路部分主要包括线阵CCD( 电荷耦合器件) 探测器及外围电路，还包括微型光谱仪数据采集模块，例如A/D 转换及接口设计等。在工作时，光束由狭缝进入微型光谱仪内部，经凹面光栅分光后汇聚到线阵CCD 上，CCD 将光信号转换为电信号由数据采集电路获取并传送给上位机。
但是，传统的光谱仪存在着体积大、结构复杂、使用环境受限、价格昂贵等不足，不能满足现场检测、实时监测的要求。对于微型光谱仪来说，CCD 器件本身的暗电流噪声、积分期间电荷注入噪声、转移期间电荷损失噪声出放大器噪声、信号数字化过程中可能产生的高频噪声、及信号传输过程中环境因素可能产生的随机噪声，使得在光谱功率比较低时，噪声引起的曲线很粗糙，不光滑。在微型光谱仪测量光源色度的应用中，通过对微型光谱仪输出的原始光谱信息进行处理，得到需要的色度信息，所以为了提高处理结果的准确性，有必要对原始光谱数据进行预处理，使噪声及无用信号的影响降到最小，提高微型光谱仪测量参数的准确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种多功能广告牌，本发明能耗低，采用光电倍增管以其特有的倍增系统,成为一种理想的低噪声放大器。它可以探测极微弱的光信号,而且响应速度很快,有效面积也大,被广泛应用于光信号测量的领域。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种多功能广告牌，包含广告牌，在广告牌上还设有光谱采集系统，所述光谱采集系统包含CCD采样头、CCD时序电路、光电倍增管、高压调整电路、微控制器模块、多路选择开关、A/D采样电路和电源模块；所述CCD采样头和光电倍增管依次通过A/D采样电路、多路选择开关连接微控制器模块，所述微控制器模块的输出端通过CCD时序电路连接CCD采样头的输入端，所述微控制器模块的输出端通过高压调整电路连接光电倍增管的输入端，所述电源模块分别与CCD采样头、CCD时序电路、光电倍增管、高压调整电路、微控制器模块、多路选择开关、A/D采样电路连接，用于提供所需电能；
电源模块包含依次连接的太阳能光板、充电控制电路、蓄电池、放电控制电路；
所述充电控制电路包括信号控制端、充电电源端、设备供电端、电池端、三极管、第一MOS管和第二MOS管；其中，所述充电电源端通过串联的第一电阻和第二电阻接地；所述三极管的基极分别连接所述信号控制端和充电电源端，所述三极管的集电极通过第四电阻连接所述第二MOS管的栅极，还通过第三电阻连接所述第一MOS管的源极，所述三极管的发射极接地；所述第二MOS管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端，漏极连接所述设备供电端；所述第一MOS管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端，栅极连接所述第一电阻和第二电阻的连接点，漏极连接所述电池端。
作为本发明一种多功能广告牌的进一步优选方案，所述高压调整电路包含耦合电路、限幅检测电路、限幅泄流电路、稳压电路；所述耦合电路、限幅检测电路、限幅泄流电路依次连接，所述稳压电路分别与限幅泄流电路、稳压电路连接。
作为本发明一种多功能广告牌的进一步优选方案，稳压电路包含稳压电源芯片、第一电解电容、第二电解电容、电感、第一电阻、第二电阻和二极管，所述第一电解电容的负极分别连接第一电阻的一端和模数转换电路的输出端，第一电阻的另一端连接稳压电源芯片的输入端，二极管的负极分别连接电感的一端和稳压电源芯片的输出端，电感的另一端与第二电阻串联后分别连接放大电路的输入端、第二电解电容的负极，第一电解电容的正极、第二电解电容的正极、稳压电源芯片的接地端、二极管的正极与地连接。
作为本发明一种多功能广告牌的进一步优选方案，所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
作为本发明一种多功能广告牌的进一步优选方案，所述光电倍增管的芯片型号为H10721-210。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明利用单片机和A/D器件MAX120等构成的光谱信号采集系统,由单片机控制A/D产生不同的采样频率,用于光电倍增管和CCD输出的光谱信号的采集，有效的提升了光谱数据采集的准确性；
2、本发明能耗低，采用光电倍增管以其特有的倍增系统,成为一种理想的低噪声放大器。它可以探测极微弱的光信号,而且响应速度很快,有效面积也大,被广泛应用于光信号测量的领域。
附图说明
图1是本发明的结构原理图；
图2是本发明充电控制电路电路图；
图3是本发明稳压电路电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
一种多功能广告牌，包含广告牌，在广告牌上还设有光谱采集系统，如图1所示，所述光谱采集系统包含CCD采样头、CCD时序电路、光电倍增管、高压调整电路、微控制器模块、多路选择开关、A/D采样电路和电源模块；所述CCD采样头和光电倍增管依次通过A/D采样电路、多路选择开关连接微控制器模块，所述微控制器模块的输出端通过CCD时序电路连接CCD采样头的输入端，所述微控制器模块的输出端通过高压调整电路连接光电倍增管的输入端，所述电源模块分别与CCD采样头、CCD时序电路、光电倍增管、高压调整电路、微控制器模块、多路选择开关、A/D采样电路连接，用于提供所需电能。
一种多功能广告牌，包含广告牌，在广告牌上还设有光谱采集系统，所述光谱采集系统包含CCD采样头、CCD时序电路、光电倍增管、高压调整电路、微控制器模块、多路选择开关、A/D采样电路和电源模块；所述CCD采样头和光电倍增管依次通过A/D采样电路、多路选择开关连接微控制器模块，所述微控制器模块的输出端通过CCD时序电路连接CCD采样头的输入端，所述微控制器模块的输出端通过高压调整电路连接光电倍增管的输入端，所述电源模块分别与CCD采样头、CCD时序电路、光电倍增管、高压调整电路、微控制器模块、多路选择开关、A/D采样电路连接，用于提供所需电能；
电源模块包含依次连接的太阳能光板、充电控制电路、蓄电池、放电控制电路；
如图2所示，所述充电控制电路包括信号控制端、充电电源端、设备供电端、电池端、三极管、第一MOS管和第二MOS管；其中，所述充电电源端通过串联的第一电阻和第二电阻接地；所述三极管的基极分别连接所述信号控制端和充电电源端，所述三极管的集电极通过第四电阻连接所述第二MOS管的栅极，还通过第三电阻连接所述第一MOS管的源极，所述三极管的发射极接地；所述第二MOS管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端，漏极连接所述设备供电端；所述第一MOS管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端，栅极连接所述第一电阻和第二电阻的连接点，漏极连接所述电池端。
所述高压调整电路包含耦合电路、限幅检测电路、限幅泄流电路、稳压电路；所述耦合电路、限幅检测电路、限幅泄流电路依次连接，所述稳压电路分别与限幅泄流电路、稳压电路连接。
如图3所示，稳压电路包含稳压电源芯片、第一电解电容、第二电解电容、电感、第一电阻、第二电阻和二极管，所述第一电解电容的负极分别连接第一电阻的一端和模数转换电路的输出端，第一电阻的另一端连接稳压电源芯片的输入端，二极管的负极分别连接电感的一端和稳压电源芯片的输出端，电感的另一端与第二电阻串联后分别连接放大电路的输入端、第二电解电容的负极，第一电解电容的正极、第二电解电容的正极、稳压电源芯片的接地端、二极管的正极与地连接。
所述光电倍增管的芯片型号为H10721-210。
其中，所述光电倍增管的芯片型号为H10721-210，所述微控制器模块采用AVR系列单片机，所述显示模块为LCD显示屏。
本发明利用单片机和A/D器件MAX120等构成的光谱信号采集系统,由单片机控制A/D产生不同的采样频率,用于光电倍增管和CCD输出的光谱信号的采集，有效的提升了光谱数据采集的准确性；本发明能耗低，采用光电倍增管以其特有的倍增系统,成为一种理想的低噪声放大器。它可以探测极微弱的光信号,而且响应速度很快,有效面积也大,被广泛应用于光信号测量的领域。
在光谱测量中,常用光电倍增管和CCD作为光电转换器。在慢变化、高精度光谱测量中使用PMT；对于闪光灯、荧光和磷光等强度随时间变化时的光谱信号则采用CCD。PMT和CCD输出的信号形式是不同的：光电倍增管输出的是连续的模拟信号；CCD输出的是视频脉冲信号。由于输出信号的不同,相应的信号采集电路也不尽相同。本发明所述的系统通过设定控制开关的不同状态,由单片机检测、判断和执行相应的操作,完成对不同形式输入信号的采集。
由于CCD像元几何尺寸小、精度高,有光积分时间和信号存储功能,因此,可以用来进行光谱测量。被测光源发出的光线经狭缝落在光栅平面上,经光栅色散后在CCD像元上成像,CCD各像元的位置对应于光线色散后不同的波长。CCD输出的是被测对象的视频信号,在视频信号中每一个离散电压信号的大小对应着该光敏元所接收光强的强弱,而信号输出的时序则对应CCD光敏元位置的顺序。由采样电路对CCD输出信号进行逐位采样,根据采样的位数,就可以知道信号所在的波长,而信号的幅度则是该波长的光谱能量。这样,只要对目标进行一次采样,就可以得到在一定波长范围内的光谱分布曲线,因而可以用来测量闪光灯等瞬态发光光谱。
光电倍增管以其特有的倍增系统,成为一种理想的低噪声放大器。它可以探测极微弱的光信号,而且响应速度很快,有效面积也大,被广泛应用于光信号测量的领域。光电倍增管输出的是一个理想的电流源,外接一个负载电阻,通过测量信号电流在负载上的电压降,即可得到光谱信号。
多路选择开关、A/D采样电路、存储器、光电倍增管、高压调整电路组成。我们设计的信号采集电路可以用于两种探测器。针对不同的探测器,单片机工作在不同的状态,利用同一A/D采样电路,完成信号的采集,可以满足光谱测量要求。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种多功能广告牌，包含广告牌，其特征在于：在广告牌上还设有光谱采集系统，所述光谱采集系统包含CCD采样头、CCD时序电路、光电倍增管、高压调整电路、微控制器模块、多路选择开关、A/D采样电路和电源模块；所述CCD采样头和光电倍增管依次通过A/D采样电路、多路选择开关连接微控制器模块，所述微控制器模块的输出端通过CCD时序电路连接CCD采样头的输入端，所述微控制器模块的输出端通过高压调整电路连接光电倍增管的输入端，所述电源模块分别与CCD采样头、CCD时序电路、光电倍增管、高压调整电路、微控制器模块、多路选择开关、A/D采样电路连接，用于提供所需电能；
电源模块包含依次连接的太阳能光板、充电控制电路、蓄电池、放电控制电路；
所述充电控制电路包括信号控制端、充电电源端、设备供电端、电池端、三极管、第一MOS管和第二MOS管；其中，所述充电电源端通过串联的第一电阻和第二电阻接地；所述三极管的基极分别连接所述信号控制端和充电电源端，所述三极管的集电极通过第四电阻连接所述第二MOS管的栅极，还通过第三电阻连接所述第一MOS管的源极，所述三极管的发射极接地；所述第二MOS管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端，漏极连接所述设备供电端；所述第一MOS管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端，栅极连接所述第一电阻和第二电阻的连接点，漏极连接所述电池端。
2.根据权利要求1所述的一种多功能广告牌，其特征在于：所述高压调整电路包含耦合电路、限幅检测电路、限幅泄流电路、稳压电路；所述耦合电路、限幅检测电路、限幅泄流电路依次连接，所述稳压电路分别与限幅泄流电路、稳压电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种多功能广告牌，其特征在于：稳压电路包含稳压电源芯片、第一电解电容、第二电解电容、电感、第一电阻、第二电阻和二极管，所述第一电解电容的负极分别连接第一电阻的一端和模数转换电路的输出端，第一电阻的另一端连接稳压电源芯片的输入端，二极管的负极分别连接电感的一端和稳压电源芯片的输出端，电感的另一端与第二电阻串联后分别连接放大电路的输入端、第二电解电容的负极，第一电解电容的正极、第二电解电容的正极、稳压电源芯片的接地端、二极管的正极与地连接。
4.根据权利要求1所述的一种多功能广告牌，其特征在于：所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
5.根据权利要求1所述的一种多功能广告牌，其特征在于：所述光电倍增管的芯片型号为H10721-210。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180417 |