CN113589308B - 一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，包括依次连接的MCU最小系统、数字电位计控制电路和升压电路，其中，数字电位计控制电路创新突出，当测距目标改变时，MCU最小系统读取升压电路反馈端的数据，并通过数字电位计控制电路控制升压电路产生相对应的雪崩电压，本发明有效解决超远测距中雪崩电压不可控的问题，提高探测器的灵敏度从而提高激光测距的测距距离，本发明在各种极端条件的环境下进行测试，实现完全自适应的最优化处理。

Description

一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路
技术领域
本发明属于激光光电技术领域，具体涉及一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路。
背景技术
雪崩光电二极管是指激光通信中使用的光敏元件，其工作原理是：雪崩光电二极管是一种P-N结型的光检测二极管，其中利用载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高检测的灵敏度。其基本结构常常采用容易产生雪崩倍增效应的Read二极管结构（即N+PIP+型结构，P+一面接收光），工作时加较大的反向偏压，使其达到雪崩倍增状态：它的光吸收区与倍增区基本一致。
在激光测距中，激光从发射到接收会经过被测目标的漫反射，同时也有路程等的损失，所以接收到的光信号非常弱，这使得检测光信号相当困难，接收不当会影响精度。雪崩二极管在激光接收部分中起到很重要的作用，它对精度的提高有很大影响。以雪崩二极管为核心的新型激光接收是现在及未来激光接收发展的主方向，并且其已经在医疗、工业、军事、科研等四大核心领域获得广泛应用，是未来的行业技术发展方向，国内偏重光学系统研究，激光接收与控制技术限制了应用的深入发展。同时，现有的探测器驱动电路的雪崩电压不足，且可控性较差。
发明内容
有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，以有效解决超远测距中雪崩电压不足的问题，提高激光测距的测距距离。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，包括MCU最小系统和升压电路，还包括数字电位计控制电路，所述MCU最小系统、数字电位计控制电路和升压电路依次连接；当测距目标改变时，MCU最小系统读取升压电路反馈端的数据，并通过数字电位计控制电路控制升压电路产生相对应的雪崩电压；
所述数字电位计控制电路包括数字隔离器U3、数字电位器U4、电阻R10-13，数字隔离器U3的2脚和3脚分别与电阻R10和电阻R13相连后连接至MCU最小系统，1脚和8脚均连接至电位计供电电压，6脚经电阻R12连接至数字电位器U4的8脚，7脚经电阻R11连接至数字电位器U4的5脚；所述数字电位器U4的1脚连接至电位计供电电压， 4脚连接至升压电路。
进一步的，所述数字隔离器U3的4脚、5脚以及数字电位器U4的2脚、6脚接地。
进一步的，所述数字隔离器U3的1脚、8脚以及数字电位器U4的1脚均与一个或多个并联设置的电容相连后接地。
进一步的，所述升压电路包括升压稳压器U2、信号变压器T1、二极管D1和二极管D2，升压稳压器U2的1脚分别与3脚、信号变压器T1的7-10脚、升压供电电压以及二极管D2的负极相连，二极管D2的正极分别与升压稳压器U2的14脚、16脚以及信号变压器T1的3-6脚相连，升压稳压器U2的2脚分别与电阻R9和电阻R10相连后对应连接至5脚和17脚，升压稳压器U2的10脚依次经电阻R11和电容C8后连接至11脚，且5脚、7脚、17脚以及11脚均接地，升压稳压器U2的7脚经电阻 R8连接至9脚，且两个引脚在相连后分为两条支路，其中一条支路连接至数字电位器U4的4脚，另一条支路与若干个电阻串接后连接至二极管D1的负极，二极管D1的正极连接至信号变压器T1的12脚，且二极管D1的负极还经电阻R1后输出雪崩电压。
进一步的，所述升压供电电压为24V。
进一步的，所述升压稳压器U2的5脚经电容C7接地，信号变压器T1的1脚接地。
进一步的，若干个电阻的两端并联有电容C6。
进一步的，所述MCU最小系统采用STM32系列单片机。
进一步的，所述MCU最小系统的7脚为复位端口，MCU最小系统的1脚为U1输入，42脚和43脚分别经电阻R13和电阻R10后对应连接至数字隔离器U3的3脚和2脚，11脚连接至升压稳压器U2的1脚。
进一步的，所述电位计供电电压为+3.3V。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路包括依次连接的MCU最小系统、数字电位计控制电路和升压电路，其中，数字电位计控制电路创新突出，当测距目标改变时，MCU最小系统读取升压电路反馈端的数据，并通过数字电位计控制电路控制升压电路产生相对应的雪崩电压，本发明有效解决超远测距中雪崩电压不可控的问题，提高探测器的灵敏度从而提高激光测距的测距距离，本发明在各种极端条件的环境下进行测试，实现完全自适应的最优化处理。
附图说明
图1是本发明一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路的原理框图；
图2是本发明中数字电位计控制电路的电路图；
图3是本发明中升压电路的电路图；
图4是本发明中MCU最小系统的电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，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。
一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，如图1所示，包括MCU最小系统、升压电路和数字电位计控制电路，其中，升压电路为程序可控，可调节。所述MCU最小系统、数字电位计控制电路和升压电路依次连接；当测距目标改变时，MCU最小系统读取升压电路反馈端的数据，并通过数字电位计控制电路控制升压电路产生相对应的雪崩电压，使其工作在最佳状态。
其中，如图2所示，所述数字电位计控制电路包括数字隔离器U3、数字电位器U4、电阻R10-13，数字隔离器U3的2脚和3脚分别与电阻R10和电阻R13相连后连接至MCU最小系统，1脚和8脚均连接至电位计供电电压，6脚经电阻R12连接至数字电位器U4的8脚，7脚经电阻R11连接至数字电位器U4的5脚；所述数字电位器U4的1脚连接至电位计供电电压， 4脚连接至升压电路。所述数字隔离器U3的4脚、5脚以及数字电位器U4的2脚、6脚接地。所述数字隔离器U3的1脚、8脚以及数字电位器U4的1脚均与一个或多个并联设置的电容相连后接地。
如图3所示，所述升压电路包括升压稳压器U2、信号变压器T1、二极管D1和二极管D2，升压稳压器U2的1脚分别与3脚、信号变压器T1的7-10脚、升压供电电压以及二极管D2的负极相连，升压供电电压为24V。二极管D2的正极分别与升压稳压器U2的14脚、16脚以及信号变压器T1的3-6脚相连，升压稳压器U2的2脚分别与电阻R9和电阻R10相连后对应连接至5脚和17脚，升压稳压器U2的10脚依次经电阻R11和电容C8后连接至11脚，且5脚、7脚、17脚以及11脚均接地，6脚和8脚空置，升压稳压器U2的7脚经电阻R8连接至9脚，且两个引脚在相连后分为两条支路，其中一条支路连接至数字电位器U4的4脚，另一条支路与若干个电阻串接后连接至二极管D1的负极，若干个电阻的两端并联有电容C6，二极管D1的正极连接至信号变压器T1的12脚，且二极管D1的负极还经电阻R1后输出雪崩电压。所述升压稳压器U2的5脚经电容C7接地，信号变压器T1的1脚接地，信号变压器T1的2脚和11脚空置。
如图4所示，所述MCU最小系统采用STM32系列单片机，具体型号为STM32F101CBT6，所述MCU最小系统的7脚为复位端口，MCU最小系统的1脚为U1输入，42脚和43脚分别经电阻R13和电阻R10后对应连接至数字隔离器U3的3脚和2脚，11脚连接至升压稳压器U2的1脚。所述电位计供电电压为+3.3V。
本发明一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路包括依次连接的MCU最小系统、数字电位计控制电路和升压电路，其中，数字电位计控制电路创新突出，当测距目标改变时，MCU最小系统读取升压电路反馈端的数据，并通过数字电位计控制电路控制升压电路产生相对应的雪崩电压，本发明有效解决超远测距中雪崩电压不可控的问题，提高探测器的灵敏度从而提高激光测距的测距距离，本发明在各种极端条件的环境下进行测试，实现完全自适应的最优化处理。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，包括MCU最小系统和升压电路，其特征在于：还包括数字电位计控制电路，所述MCU最小系统、数字电位计控制电路和升压电路依次连接；当测距目标改变时，MCU最小系统读取升压电路反馈端的数据，并通过数字电位计控制电路控制升压电路产生相对应的雪崩电压；
所述数字电位计控制电路包括数字隔离器U3、数字电位器U4、第一电阻R10、第一电阻R11、电阻R12、电阻R13，数字隔离器U3的2脚和3脚分别与第一电阻R10和电阻R13相连后连接至MCU最小系统，1脚和8脚均连接至电位计供电电压，6脚经电阻R12连接至数字电位器U4的8脚，7脚经第一电阻R11连接至数字电位器U4的5脚；所述数字电位器U4的1脚连接至电位计供电电压， 4脚连接至升压电路；
所述升压电路包括升压稳压器U2、信号变压器T1、二极管D1和二极管D2，升压稳压器U2的1脚分别与3脚、信号变压器T1的7-10脚、升压供电电压以及二极管D2的负极相连，且升压稳压器U2的1脚还连接至MCU最小系统，二极管D2的正极分别与升压稳压器U2的14脚、16脚以及信号变压器T1的3-6脚相连，升压稳压器U2的2脚分别与电阻R9和第二电阻R10相连后对应连接至5脚和17脚，升压稳压器U2的10脚依次经第二电阻R11和电容C8后连接至11脚，且5脚、7脚、17脚以及11脚均接地，升压稳压器U2的7脚经电阻 R8连接至9脚，且两个引脚在相连后分为两条支路，其中一条支路连接至数字电位器U4的4脚，另一条支路与若干个电阻串接后连接至二极管D1的负极，二极管D1的正极连接至信号变压器T1的12脚，且二极管D1的负极还经电阻R1后输出雪崩电压。
2.根据权利要求1所述的一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，其特征在于：所述数字隔离器U3的4脚、5脚以及数字电位器U4的2脚、6脚接地。
3.根据权利要求2所述的一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，其特征在于：所述数字隔离器U3的1脚、8脚以及数字电位器U4的1脚均与一个或多个并联设置的电容相连后接地。
4.根据权利要求1所述的一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，其特征在于：所述升压供电电压为24V。
5.根据权利要求1所述的一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，其特征在于：所述升压稳压器U2的5脚经电容C7接地，信号变压器T1的1脚接地。
6.根据权利要求1所述的一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，其特征在于：若干个电阻的两端并联有电容C6。
7.根据权利要求6所述的一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，其特征在于：所述MCU最小系统采用STM32系列单片机。
8.根据权利要求7所述的一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，其特征在于：所述MCU最小系统的7脚为复位端口，MCU最小系统的1脚为U1输入，42脚和43脚分别经电阻R13和第一电阻R10后对应连接至数字隔离器U3的3脚和2脚，11脚连接至升压稳压器U2的1脚。
9.根据权利要求1所述的一种适用于超远激光测距的高灵敏度雪崩高压电路，其特征在于：所述电位计供电电压为+3.3V。
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