CN207706488U

CN207706488U - 一种垂线坐标仪

Info

Publication number: CN207706488U
Application number: CN201721838610.4U
Authority: CN
Inventors: 张会东; 高璐; 董月亮; 李朋宾; 周浩
Original assignee: Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group
Current assignee: Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2018-08-07
Anticipated expiration: 2027-12-25

Abstract

本实用新型提供了一种使用发光二极管的恒流驱动电路的垂线坐标仪。该垂线坐标仪包括：平行光发生器、滤光片、图像传感器、数据处理单元、显示单元、检测控制单元和电源单元；其中，平行光发生器中包括LED光源；LED光源由发光二极管的恒流驱动电路驱动；发光二极管的恒流驱动电路包括：参考电压源VR1、双运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、双运算放大器U2、电容器C1、MOS场效应开关/功率放大管Q1、硅NPN管Q2、电阻R3、可调电阻R0和发光二极管D1。应用本实用新型可以使用上述的恒流驱动电路来驱动垂线坐标仪中的发光二极管，避免过大电流而导致LED光源的损坏，解决了大电流对垂线坐标仪的LED光源的损伤问题。

Description

一种垂线坐标仪

技术领域

本申请涉及土木工程中的结构监测技术领域，尤其涉及一种使用发光二极管的恒流驱动电路的垂线坐标仪。

背景技术

现有技术中的垂线坐标仪采用发光二极管(LED)灯源与CCD技术相结合的方式组成设备，捕捉直径大约为1mm左右的垂丝在CCD镜头下的位置，从而达到位移测量的目的。

在现有技术中，垂线坐标仪中的LED光源调整电路一般都是采用恒压源调整电路。在现有技术中的恒压源调整电路中，一般采用红光发光二极管作为LED光源，该红光发光二极管的电压调节范围一般为2.15V～2.25V，电流为20mA～25mA，直流电源通过稳压块LM317向发光二极管(LED)供电。

但是，由于LED伏安特性的非线性，因此即使是很小的电压变化也可能会引发很大的电流变化，甚至烧毁LED。而且，LED的伏安特性不稳定，将随温度的变化而变化，所以，现有技术中的恒压源调整电路的电压虽然稳定，但是电流并不一定稳定。因此，在长期使用状态下时，LED的温度升高，导致恒压下电流增加，因而导致光衰加速。

因此可知，由于现有技术中的垂线坐标仪中的点光源均采用恒压电源供电，因此垂线坐标仪中的点光源很可能会因电流较大而导致光源中的LED过早光衰及损坏，从而使得垂线坐标仪在使用过程中发生故障。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种垂线坐标仪，从而可以使用该恒流驱动电路来驱动发光二极管，避免过大电流而导致LED光源的损坏，解决了大电流对垂线坐标仪的LED光源的损伤问题。

本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

一种垂线坐标仪，该垂线坐标仪包括：平行光发生器、滤光片、图像传感器、数据处理单元、显示单元、检测控制单元和电源单元；

其中，所述平行光发生器中包括LED光源；所述LED光源由发光二极管的恒流驱动电路驱动；

所述发光二极管的恒流驱动电路包括：参考电压源VR1、双运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、双运算放大器U2、电容器C1、MOS场效应开关/功率放大管Q1、硅NPN管Q2、电阻R3、可调电阻R0和发光二极管D1；其中，所述发光二极管D1为所述LED光源；

所述参考电压源VR1的输入端Vin与第一电源连接，所述参考电压源VR1的接地端GND接地，所述参考电压源VR1的输出端Vout与所述双运算放大器U1的第一输入端连接；

所述电阻R1的一端分别与第一电源以及所述参考电压源VR1的接地端GND连接；所述电阻R1的另一端分别与所述双运算放大器U1的第一输入端以及所述电阻R2的一端连接；

所述电阻R2的另一端与所述双运算放大器U1的输出端连接；

所述双运算放大器U1的输出端与所述双运算放大器U2的第一输入端连接；

所述双运算放大器U2的第二输入端分别与所述电容器C1的一端、所述电阻R3的一端、所述硅NPN管Q2的发射极以及所述可调电阻R0的一端连接；所述双运算放大器U2的输出端分别与所述电容器C1的另一端以及MOS场效应开关/功率放大管Q1的栅极连接；

所述MOS场效应开关/功率放大管Q1的漏极与所述发光二极管D1的阴极以及所述硅NPN管Q2的集电极连接；所述MOS场效应开关/功率放大管Q1的源极分别与所述硅NPN管Q2的基极以及所述电阻R3的另一端连接；

所述发光二极管D1的阳极与第二电源VCC连接；

所述可调电阻R0的另一端接地。

较佳的，所述双运算放大器U1和所述双运算放大器U2为LM358双运算放大器；

所述LM358双运算放大器中设置有两个独立的运算放大器。

较佳的，所述MOS场效应开关/功率放大管Q1为BSS149场效应开关。

较佳的，所述硅NPN管Q2为2n2219开关三极管。

较佳的，所述可调电阻R0的取值为1000欧姆。

较佳的，所述电阻R1的电阻值为10K欧姆；

所述电阻R2的电阻值为30K欧姆；

所述电阻R3的电阻值为10K欧姆。

较佳的，所述电容器C1的电容为153nF。

如上可见，本实用新型中的垂线坐标仪中所使用的发光二极管的恒流驱动电路实际上是一种恒定电流源，可以保证恒定输出电流为10mA，电流浮动可控制在200μA范围内，因此避免了过大电流而导致LED光源的损坏，从而可以解决大电流对垂线坐标仪的LED光源的损伤问题。另外，还可以通过可调电阻R0控制稳定的输入电流，保证真正意义的低功率使用，控制LED光源的发热量与光衰，较好地控制垂线坐标仪的光衰，延长LED光源的寿命，从而延长垂线坐标仪的光源的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的垂线坐标仪的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中的发光二极管的恒流驱动电路的电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例中的垂线坐标仪的结构示意图，图2为本实用新型实施例中的发光二极管的恒流驱动电路的电路示意图。如图1和图2所示，本实用新型中的垂线坐标仪20包括：平行光发生器21、滤光片22、图像传感器23、数据处理单元24、显示单元25、检测控制单元26和电源单元27；

其中，所述平行光发生器21中包括LED光源；所述LED光源由发光二极管的恒流驱动电路驱动；

所述电阻R2的另一端与所述双运算放大器U1的输出端连接；

所述发光二极管D1的阳极与第二电源VCC连接；

所述可调电阻R0的另一端接地。

在上述的垂线坐标仪的LED恒流驱动电路中，发光二极管D1可作为垂线坐标仪的LED光源(也可称为LED1)；VCC为发光二极管D1的驱动电压源，用于保证电路中LED的工作电压；电阻R1、电阻R2和电阻R3均具有限流和分压作用；电容器C1则具有滤波作用；Vs为通过电路获得的稳定的10V电压；可调电阻R0为高精度电阻，通过该可调电阻R0的电流为：I＝Vs/R0，因此，通过调节该可调电阻R0的取值即可得到所需要的电流；例如，如果所需的电流大小为10mA，则可以调节该可调电阻R0，使得该可调电阻R0的取值为1000欧姆。所述双运算放大器U1和双运算放大器U2均用于输出稳定电压。硅NPN管Q2是一种控制电流的半导体器件，其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也可用作无触点开关。因此，所述MOS场效应开关/功率放大管Q1和硅NPN管Q2实际上形成了一个开关电路。

另外，较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述双运算放大器U1和所述双运算放大器U2可以是LM358双运算放大器；所述LM358双运算放大器中设置有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，从而可以输出稳定电压。

另外，较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述MOS场效应开关/功率放大管Q1可以是BSS149场效应开关。

另外，较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述硅NPN管Q2可以是2n2219开关三极管。其相关参数可以是60伏、0.8安、0.8瓦。

另外，较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述电阻R1的电阻值可以是10K欧姆；所述电阻R2的电阻值可以是30K欧姆；所述电阻R3的电阻值可以是10K欧姆。

另外，较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述电容器C1的电容可以是153nF。

在本实用新型的技术方案中，可以将上述的发光二极管的恒流驱动电路作为垂线坐标仪的LED光源的驱动电路。

因此可知，可以在垂线坐标仪中使用上述的发光二极管的恒流驱动电路，来驱动所述垂线坐标仪中的平行光发生器中的LED光源。该LED光源发出的光线照射在垂线30上，使得该垂线30可以在图像传感器23上成像，从而达到位移测量的目的。

综上所述，在本实用新型的技术方案中，上述垂线坐标仪中所使用的发光二极管的恒流驱动电路实际上是一种恒定电流源，可以保证恒定输出电流为10mA，电流浮动可控制在200μA范围内，因此避免了过大电流而导致LED光源的损坏，从而可以解决大电流对垂线坐标仪的LED光源的损伤问题。另外，还可以通过可调电阻R0控制稳定的输入电流，保证真正意义的低功率使用，控制LED光源的发热量与光衰，较好地控制垂线坐标仪的光衰，延长LED光源的寿命，从而延长垂线坐标仪的光源的使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims

1.一种垂线坐标仪，其特征在于，该垂线坐标仪包括：平行光发生器、滤光片、图像传感器、数据处理单元、显示单元、检测控制单元和电源单元；

所述电阻R2的另一端与所述双运算放大器U1的输出端连接；

所述发光二极管D1的阳极与第二电源VCC连接；

所述可调电阻R0的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的垂线坐标仪，其特征在于：

所述双运算放大器U1和所述双运算放大器U2为LM358双运算放大器；

所述LM358双运算放大器中设置有两个独立的运算放大器。

3.根据权利要求1所述的垂线坐标仪，其特征在于：

所述MOS场效应开关/功率放大管Q1为BSS149场效应开关。

4.根据权利要求1所述的垂线坐标仪，其特征在于：

所述硅NPN管Q2为2n2219开关三极管。

5.根据权利要求1所述的垂线坐标仪，其特征在于：

所述可调电阻R0的取值为1000欧姆。

6.根据权利要求1所述的垂线坐标仪，其特征在于：

所述电阻R1的电阻值为10K欧姆；

所述电阻R2的电阻值为30K欧姆；

所述电阻R3的电阻值为10K欧姆。

7.根据权利要求1所述的垂线坐标仪，其特征在于：

所述电容器C1的电容为153nF。