CN212515024U - 一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，包括对目标返回信号的脉宽进行实时检测的信号检测电路，信号检测电路随外界目标反射率改变之后输出与反射率相适应的数据信息，还包括MCU最小系统、MCU控制电路和窄脉冲生成电路，所述的信号检测电路、MCU最小系统、MCU控制电路和窄脉冲生成电路依次连接，MCU最小系统从信号检测电路读取目标反馈的脉宽信息后进行判断，并通过MCU控制电路改变参数，影响窄脉冲生成电路生成合适的半导体驱动脉宽，本实用新型能够实现完全自适应调节窄脉宽的驱动方式，可以提高微型激光测距机的整体精度。
Description
技术领域
本实用新型属于激光光电技术领域，具体涉及一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路。
背景技术
半导体激光器的工作原理是：半导体激光二极管利用半导体物质在能带间跃迁发光，在此基础上，利用半导体晶体使光振荡、反馈，输出激光。半导体激光器相对于固体激光器具有体积小、稳定性好、功耗低等突出优点，因而在微型激光测距中激光发射稳定可靠的驱动为重中之重。
目前市场上已有的半导体激光器的窄脉宽驱动一般为十纳秒级，MCU控制器无法提供精准的脉宽控制，需要由硬件电路驱动控制，因此驱动的窄脉宽是固定模式，而在实际的测距过程中由于环境复杂，需要改变脉宽来提高精度和测程，鉴于现有的驱动电路脉宽对目标反射率适应性差，亟需提出一种可以程序控制自适应调节的窄脉冲驱动电路。
实用新型内容
为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，以提高半导体激光测距机在不同目标下的精度问题，减小目标反射率的差异对激光测距精度的影响。
本实用新型所采用的技术方案是：一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，包括对目标返回信号的脉宽进行实时检测的信号检测电路，还包括MCU最小系统、MCU控制电路和窄脉冲生成电路，所述的信号检测电路、MCU最小系统、MCU控制电路和窄脉冲生成电路依次连接，MCU最小系统从信号检测电路读取目标反馈的脉宽信息后进行判断，并控制窄脉冲生成电路生成合适的半导体驱动脉宽；
所述窄脉冲生成电路包括微控制器U3、微控制器U4和驱动芯片U5，微控制器U3的1脚与3脚共同连接至电容C15后接地且微控制器U3的1脚还与MCU最小系统相连，微控制器U3的5脚、微控制器U4的5脚以及驱动芯片U5的1脚均连接至供电电压VCC，微控制器U3的6脚经电阻R9连接至微控制器U4的1脚，微控制器U4的1脚经电容C12接地，微控制器U4的3脚经电容C16后接地，微控制器U4的3脚和微控制器U3的4脚均连接至MCU控制电路，微控制器U4的4脚经电阻R11连接至驱动芯片U5的4脚，微控制器U4的6脚经电阻R8连接至驱动芯片U5的3脚，驱动芯片U5的3脚和4脚分别与电容C14和电容C17相连后接地，驱动芯片U5的1脚经电容C13接地，驱动芯片U5的2脚接地，驱动芯片U5的5脚和6脚共同作为脉冲输出端口，用于生成合适的半导体驱动脉宽；
所述MCU控制电路包括数字电位计U2，数字电位计U2的1脚接供电电压VCC，数字电位计U2的5脚和8脚均连接至MCU最小系统，数字电位计U2的3脚和4脚分别连接至微控制器U3的4脚和微控制器U4的3脚。
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5脚和6脚共同与晶振Y1相连后接地。
进一步的，所述MCU最小系统的5脚和6脚还分别与电容C3和电容C2相连后接地。
进一步的，所述MCU最小系统的43端口为脉冲输入端口并与微控制器U3的1脚相连。
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脚用于连接供电电压VCC。
进一步的，所述MCU最小系统的12脚和13脚分别连接至数字电位计U2的5脚和8脚。
进一步的，所述数字电位计U2的7脚空置，且数字电位计U2的6脚和2脚相连后共同接地。
进一步的，所述信号检测电路为模拟检测电路。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用信号检测电路对目标返回信号的脉宽进行实时检测，然后通过MCU最小系统从信号检测电路读取目标反馈的脉宽信息后进行判断并控制窄脉冲电路生成合适的半导体驱动脉宽，能够实现完全自适应调节窄脉宽的驱动方式，可以提高微型激光测距机的整体精度。
附图说明
图1是一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路的原理框图；
图2是本实用新型窄脉冲生成电路的电路原理图；
图3是本实用新型MCU控制电路的电路原理图；
图4是本实用新型MCU最小系统的电路原理图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，如图1所示，包括对目标返回信号的脉宽进行实时检测的信号检测电路，信号检测电路随外界目标反射率改变之后输出与反射率相适应的数据信息，该驱动电路还包括MCU最小系统、MCU控制电路和窄脉冲生成电路，所述的信号检测电路、MCU最小系统、MCU控制电路和窄脉冲生成电路依次连接，MCU最小系统从信号检测电路读取目标反馈的脉宽信息后进行判断，并通过MCU控制电路改变参数，从而影响窄脉冲生成电路生成合适的半导体驱动脉宽。
如图2所示，所述窄脉冲生成电路包括微控制器U3、微控制器U4和驱动芯片U5，微控制器U3的1脚与3脚共同连接至电容C15后接地且微控制器U3的1脚还与MCU最小系统相连，微控制器U3的5脚、微控制器U4的5脚以及驱动芯片U5的1脚均连接至供电电压VCC，微控制器U3的6脚经电阻R9连接至微控制器U4的1脚，微控制器U4的1脚经电容C12接地，微控制器U4的3脚经电容C16后接地，微控制器U4的3脚和微控制器U3的4脚均连接至MCU控制电路，微控制器U4的4脚经电阻R11连接至驱动芯片U5的4脚，微控制器U4的6脚经电阻R8连接至驱动芯片U5的3脚，驱动芯片U5的3脚和4脚分别与电容C14和电容C17相连后接地，驱动芯片U5的1脚经电容C13接地，驱动芯片U5的2脚接地，驱动芯片U5的5脚和6脚共同作为脉冲输出端口，用于生成合适的半导体驱动脉宽，窄脉冲生成电路是提高半导体激光精度的重要电路，激光发射驱动脉宽越窄，激光越稳定，采集的精度也越稳定。
MCU控制电路是受MCU最小系统的控制，用于改变窄脉冲生成电路的驱动脉宽，如图3所示，所述MCU控制电路包括数字电位计U2，数字电位计U2的1脚接供电电压VCC，数字电位计U2的5脚和8脚均连接至MCU最小系统，数字电位计U2的3脚和4脚分别连接至微控制器U3的4脚和微控制器U4的3脚，窄脉冲生成电路利用MCU最小系统控制数字电位计在ROUT+和ROUT-端口间的电阻不同可产生不同的窄脉宽。
MCU最小系统是电路的核心，其从信号检测读取目标反馈的脉宽信息后进行判断并控制窄脉冲电路生成合适的半导体驱动脉宽，如图4所示，本实施例中MCU最小系统采用STM32系列单片机，优选为STM32F101CBT6。
进一步优化本方案，所述MCU最小系统的5脚和6脚共同与晶振Y1相连后接地。
进一步优化本方案，所述MCU最小系统的5脚和6脚还分别与电容C3和电容C2相连后接地。
进一步优化本方案，所述MCU最小系统的43端口为脉冲输入端口并与微控制器U3的1脚相连。
进一步优化本方案，所述MCU最小系统的7脚为复位端口，MCU最小系统的1脚用于连接供电电压VCC。
进一步优化本方案，所述MCU最小系统的12脚和13脚分别连接至数字电位计U2的5脚和8脚。
进一步优化本方案，所述数字电位计U2的7脚空置，且数字电位计U2的6脚和2脚相连后共同接地。
进一步优化本方案，所述信号检测电路为模拟检测电路，信号检测电路使用AD采集波形信号反馈给MCU。
半导体激光测距机在进行测量时，若目标反射率高、反射信号过强将会导致信号采集电路的采集脉宽较大，会大大影响目标距离值的精度，适当降低窄驱动脉宽将可以有效提高测量精度；若目标反射率低、反射信号将会大大减弱导致信号采集难度加大甚至无法读取距离，适当增加脉宽则可以提高有效信号读取。本实用新型通过信号检测电路检测目标信号，MCU最小系统读取脉宽并通过MCU控制电路调节窄脉冲生成电路生成合适的半导体驱动脉宽，实现激光器的最优化驱动方式，提高整体测距精度。
将本实用新型应用在现有的半导体激光器驱动电路中，在各种环境下进行测试，已实现完全自适应调节窄脉宽的驱动方式，经有效验证，可以提高微型激光测距机的整体精度。
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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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)
1.一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，包括对目标返回信号的脉宽进行实时检测的信号检测电路，其特征在于：还包括MCU最小系统、MCU控制电路和窄脉冲生成电路，所述的信号检测电路、MCU最小系统、MCU控制电路和窄脉冲生成电路依次连接，MCU最小系统从信号检测电路读取目标反馈的脉宽信息后进行判断，并控制窄脉冲生成电路生成合适的半导体驱动脉宽；
所述窄脉冲生成电路包括微控制器U3、微控制器U4和驱动芯片U5，微控制器U3的1脚与3脚共同连接至电容C15后接地且微控制器U3的1脚还与MCU最小系统相连，微控制器U3的5脚、微控制器U4的5脚以及驱动芯片U5的1脚均连接至供电电压VCC，微控制器U3的6脚经电阻R9连接至微控制器U4的1脚，微控制器U4的1脚经电容C12接地，微控制器U4的3脚经电容C16后接地，微控制器U4的3脚和微控制器U3的4脚均连接至MCU控制电路，微控制器U4的4脚经电阻R11连接至驱动芯片U5的4脚，微控制器U4的6脚经电阻R8连接至驱动芯片U5的3脚，驱动芯片U5的3脚和4脚分别与电容C14和电容C17相连后接地，驱动芯片U5的1脚经电容C13接地，驱动芯片U5的2脚接地，驱动芯片U5的5脚和6脚共同作为脉冲输出端口，用于生成合适的半导体驱动脉宽；
所述MCU控制电路包括数字电位计U2，数字电位计U2的1脚接供电电压VCC，数字电位计U2的5脚和8脚均连接至MCU最小系统，数字电位计U2的3脚和4脚分别连接至微控制器U3的4脚和微控制器U4的3脚。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，其特征在于：所述MCU最小系统采用STM32系列单片机。
3.根据权利要求2所述的一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，其特征在于：所述MCU最小系统的5脚和6脚共同与晶振Y1相连后接地。
4.根据权利要求3所述的一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，其特征在于：所述MCU最小系统的5脚和6脚还分别与电容C3和电容C2相连后接地。
5.根据权利要求4所述的一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，其特征在于：所述MCU最小系统的43端口为脉冲输入端口并与微控制器U3的1脚相连。
6.根据权利要求5所述的一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，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脚用于连接供电电压VCC。
7.根据权利要求6所述的一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，其特征在于：所述MCU最小系统的12脚和13脚分别连接至数字电位计U2的5脚和8脚。
8.根据权利要求7所述的一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，其特征在于：所述数字电位计U2的7脚空置，且数字电位计U2的6脚和2脚相连后共同接地。
9.根据权利要求1所述的一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路，其特征在于：所述信号检测电路为模拟检测电路。
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| CN111474550A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-07-31 | 洛阳顶扬光电技术有限公司 | 一种适用于高精度测距的程控自适应窄脉冲驱动电路 |
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2020
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Legal Events
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