CN212343011U - 脉宽可调的激光管驱动模块及全向激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种脉宽可调的激光管驱动模块，包括：比较器、脉冲脉宽调整电路和第一驱动电路；比较器用于接收外部信号并将其整形为脉冲信号；脉宽调制电路包括第一延时模块、第二延时模块、同向比较模块、反向比较模块和与门逻辑电路；第一延时模块连接反向比较器；第二延时模块连接同向比较器；同向比较模块和反向比较模块均连接到与门逻辑电路的输入端；与门逻辑电路的输出端连接第一驱动电路，第一驱动电路接收预设脉宽的驱动信号并进行信号放大，将放大后的驱动信号输出给激光管，触发激光管按照预设脉宽发射激光；本设计具有发射脉宽可调、延时少且能够全向发射激光的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光测距领域，具体涉及一种脉宽可调的激光管驱动模块及全向激光器。
背景技术
随着激光技术的发展，激光测量作为一种高精度，抗干扰能力强的测量技术广泛应用于各个领域。如室内定位技术中，利用激光从发射到接收器接收的时间，来解算出物体的空间位置坐标，其中激光发射器(激光源)是重要的一环，影响着定位的精度；在不同的应用场景，对于激光脉宽的要求不同，在远距离定位时，需要缩短激光器的触发脉宽来提高激光器的功率，在近距离定位需要增大激光器的脉宽来提升定位精度，因此，需要设计一种脉宽可以调节的激光器，现有的成品激光器脉宽固定，无法实现定制化，还存在延时长，信号抖动严重、激光投射范围小的缺点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种脉宽可调的激光管驱动模块及利用其设计的全向激光器，具有发射脉宽可调、延时少且能够全向发射激光的特点。
为此，本实用新型的技术方案如下：一种脉宽可调的激光管驱动模块，包括：比较器、脉冲脉宽调整电路和第一驱动电路；
所述比较器用于接收外部信号并将其整形为脉冲信号；
所述脉宽调制电路包括第一延时模块、第二延时模块、同向比较模块、反向比较模块和与门逻辑电路；其中，第一延时模块的延时时间大于第二延时模块；
所述第一延时模块和第二延时模块同时与比较器连接，接收脉冲信号，并进行延时；第一延时模块连接反向比较器；第二延时模块连接同向比较器；
所述同向比较模块和反向比较模块均连接到与门逻辑电路的输入端；所述与门逻辑电路进行与运算，所述与门逻辑电路在同向比较模块输出时开启，在反向比较模块输出时关闭，从而输出预设脉宽的驱动信号；
所述预设脉宽＝T1-T2，T1为第一延时模块的延时时间；T2为第二延时模块的延时时间；
所述与门逻辑电路的输出端连接第一驱动电路，所述第一驱动电路接收所述预设脉宽的驱动信号并进行信号放大，将放大后的驱动信号输出给激光管，触发激光管按照预设脉宽发射激光。
为了保障电路的低延时，优选，所述第一延时模块和第二延时模块均为RC 延时电路。
进一步，所述第一延时模块包括电阻R1和电容C1；
所述电阻R1的一端连接电容C1，电容C1的另一端接地；
反向比较模块的负输入端连接电阻R1的另一端、正输入端连接直流电压信号、输出端连接所述与门逻辑电路U3的A端。
进一步，所述第二延时模块包括电阻R2和电容C2；
所述电阻R2的一端连接电容C2，电容C2的另一端接地；
同向比较模块的正输入端连接电阻R2的另一端、负输入端连接直流电压信号、输出端连接所述与门逻辑电路U3的B端。
进一步，所述第一驱动电路为MOSFET驱动电路。
一种安装有上任一项所述的激光管驱动模块的全向激光器，包括多个沿周向分布的激光管，所述多个激光管的激光投射范围覆盖360°；
所述激光管驱动模块有多个，其同时被外部信号触发，单个激光管驱动模块触发单个激光管；
每个激光管连接到驱动模块的信号线等长；所述激光管驱动模块发出的驱动信号触发激光管发射激光，多个激光管能够被同步触发。
优选，多个激光管在PCB布线时采用星型拓扑结构。
本实用新型设计的激光管驱动模块能够将接收的外部信号调制为预设脉宽的驱动信号，脉宽可调节的时间范围在t≥1ns；实现了不同应用场景的定制化处理；采用RC延时模块能够实现信号的低延时，常规激光器的触发时延大于1ms，本设计触发时延为22ns，经测试，触发重复稳定性为±1ns；
本实用新型还设计了一种全向激光器，市场上的单激光器的覆盖范围一般小于50度，本设计的覆盖范围可达360度；采用环形分布，可被同时触发，在室内定位应用中，能够实现空间中的任意位置被测物的定位。
附图说明
图1为激光管驱动模块结构示意图；
图2为实施例中激光管驱动模块电路原理图；
图3为实施例中全向激光器示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细描述。
一种脉宽可调的激光管驱动模块，如图1所示，包括：比较器、脉冲脉宽调整电路和第一驱动电路；
比较器用于接收外部信号并将其整形为脉冲信号；
脉宽调制电路包括第一延时模块、第二延时模块、同向比较模块、反向比较模块和与门逻辑电路；其中，第一延时模块的延时时间大于第二延时模块；
第一延时模块和第二延时模块同时与比较器连接，接收脉冲信号，并进行延时；第一延时模块连接反向比较器；第二延时模块连接同向比较器；
同向比较模块和反向比较模块均连接到与门逻辑电路的输入端；与门逻辑电路进行与运算，与门逻辑电路在同向比较模块输出时开启，在反向比较模块输出时关闭，从而输出预设脉宽的驱动信号；
预设脉宽＝T1-T2，T1为第一延时模块的延时时间；T2为第二延时模块的延时时间；
与门逻辑电路的输出端连接第一驱动电路，第一驱动电路接收预设脉宽的驱动信号并进行信号放大，将放大后的驱动信号输出给激光管，触发激光管按照预设脉宽发射激光。
为了保障电路的低延时，第一延时模块和第二延时模块均为RC延时电路。
本实施例中，如图2所示，第一延时模块包括电阻R1和电容C1；
电阻R1的一端连接电容C1，电容C1的另一端接地；
反向比较模块的负输入端连接电阻R1的另一端、正输入端连接直流电压信号、输出端连接与门逻辑电路U3的A端。
第二延时模块包括电阻R2和电容C2；
电阻R2的一端连接电容C2，电容C2的另一端接地；
同向比较模块的正输入端连接电阻R2的另一端、负输入端连接直流电压信号、输出端连接与门逻辑电路U3的B端。
第一驱动电路为MOSFET驱动电路。
整形比较器U2正输入端连接触发源，负输入端连接2.5V直流电压信号，输出端分别连接延时电路1和延时电路2。
与门逻辑电路U3输出端Y接MOSFT驱动电路的输入端；
具体的，如图2所示，外部24V电源输入，经过直流电源变换、比较器整流，由24V转成标准5V矩形波分别输入到第一延时模块和第二延时模块，第一延时模块电容C1充电时间T1，充电电压信号经反向比较器U1A反向输出；第二延时模块电容C2充电时间为T2，充电电压信号经同向比较器U1B同向输出；两个比较器输出的充电电压信号经过与门逻辑电路U3，驱动信号在同向比较器输出时刻开启，在反向比较器输出时刻关闭，最终得到预设脉宽为T1-T2 (T1＞T2)的驱动信号。
比较器U2将触发源信号整形成矩形波，其输入输出延＝8ns；第一延时电路，电容C1充电至2.5V电压时间T1通过延时时间公式计算，约13ns，该充电电压上升沿信号经反向比较器U1A输出5V快速上升沿脉冲；
第二延时模块中C2充电至2.5V电压时间T2约1.5ns，该充电电压上升沿信号经同向比较模块U1B输出5V快速下降沿脉冲，U1A//U1B输入输出时延约 8ns；与门逻辑电路U3输入输出时延约4.5ns；U1A、U1B输出的信号经过与门逻辑电路U3，最终的得到脉宽为T1-T2＝13ns-1.5ns＝11.5ns的信号；信号总时延约为8ns+8sn+4.5ns+1.5ns＝22ns。
作为驱动模块的一种应用，本实施例提供一种安装有上述的激光管驱动模块的全向激光器，如图3所示，包括多个沿周向分布的激光管，多个激光管的激光投射范围覆盖360°；
激光管驱动模块有多个，其同时被外部信号触发，单个激光管驱动模块触发单个激光管；
每个激光管连接到驱动模块的信号线等长；激光管驱动模块发出的驱动信号触发激光管发射激光，多个激光管能够被同步触发。
本实施例中，单个激光管的发光角度为30度，在电路板圆周排布24个激光管形成环形激光器，实现全向360度覆盖；
为了便于排布，多个激光管在PCB布线时采用星型拓扑结构，保证触发信号到各个驱动模块的信号线等长，保证所有激光管的同步触发。
前面对本实用新型具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本实用新型限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本实用新型的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本实用新型的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
Claims (7)
1.一种脉宽可调的激光管驱动模块，其特征在于包括：比较器、脉冲脉宽调整电路和第一驱动电路；
所述比较器用于接收外部信号并将其整形为脉冲信号；
所述脉宽调制电路包括第一延时模块、第二延时模块、同向比较模块、反向比较模块和与门逻辑电路；其中，第一延时模块的延时时间大于第二延时模块；
所述第一延时模块和第二延时模块同时与比较器连接，接收脉冲信号，并进行延时；第一延时模块连接反向比较器；第二延时模块连接同向比较器；
所述同向比较模块和反向比较模块均连接到与门逻辑电路的输入端；所述与门逻辑电路在同向比较模块输出时开启，在反向比较模块输出时关闭，从而输出预设脉宽的驱动信号；
所述与门逻辑电路的输出端连接第一驱动电路，所述第一驱动电路接收所述预设脉宽的驱动信号并进行信号放大，将放大后的驱动信号输出给激光管，触发激光管按照预设脉宽发射激光。
2.如权利要求1所述脉宽可调的激光管驱动模块，其特征在于：所述第一延时模块和第二延时模块均为RC延时电路。
3.如权利要求2所述脉宽可调的激光管驱动模块，其特征在于：所述第一延时模块包括电阻R1和电容C1；
所述电阻R1的一端连接电容C1，电容C1的另一端接地；
反向比较模块的负输入端连接电阻R1的另一端、正输入端连接直流电压信号、输出端连接所述与门逻辑电路U3的A端。
4.如权利要求2所述脉宽可调的激光管驱动模块，其特征在于：所述第二延时模块包括电阻R2和电容C2；
所述电阻R2的一端连接电容C2，电容C2的另一端接地；
同向比较模块的正输入端连接电阻R2的另一端、负输入端连接直流电压信号、输出端连接所述与门逻辑电路U3的B端。
5.如权利要求1所述脉宽可调的激光管驱动模块，其特征在于：所述第一驱动电路为MOSFET驱动电路。
6.一种安装有如权利要求1～5中任一项所述的激光管驱动模块的全向激光器，其特征在于：包括多个沿周向分布的激光管，所述多个激光管的激光投射范围覆盖360°；
所述激光管驱动模块有多个，其同时被外部信号触发，单个激光管驱动模块触发单个激光管；
每个激光管连接到驱动模块的信号线等长；所述激光管驱动模块发出的驱动信号触发激光管发射激光，多个激光管能够被同步触发。
7.如权利要求6所述全向激光器，其特征在于：多个激光管在PCB布线时采用星型拓扑结构。
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|---|---|---|---|
| CN202021270374.2U CN212343011U (zh) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | 脉宽可调的激光管驱动模块及全向激光器 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114152929A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-03-08 | 探维科技(北京)有限公司 | 激光发射器、激光雷达和确定特征信息的方法 |
| CN117293653A (zh) * | 2023-11-21 | 2023-12-26 | 深圳市柠檬光子科技有限公司 | 激光器驱动电路及电子设备 |
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2020
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