CN217606259U - 一种灰度采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一种灰度采集电路，包括：LED光源控制电路；PWM波控制电路，与所述LED光源控制电路连接，用于产生预设光源PWM波；所述LED光源控制电路根据所述光源PWM波，驱动外部LED光源；光敏传感电路，用于采集所述外部LED光源经过反射之后的光强度，并产生光强信号；信号处理电路，与所述光敏传感电路连接，用于处理并放大所述光强信号，并产生对应的单灰度PWM信号；信号输出电路，与所述信号处理电路连接，用于输出所述单灰度PWM信号。通过运算放大电路，替代了原有的单片机，从而节约了系统的整体成本。

Description

一种灰度采集电路

技术领域

本实用新型涉及信号处理电路，特别涉及一种灰度采集电路。

背景技术

现有单灰度传感器方案使用单片机的TIM、ADC等资源来完成对传感器光源的驱动、光敏三极管的信号采集、数据处理并输出结果。由于单片机芯片供应受限并且价格上涨较高，进而导致基于单灰度传感器的系统整体所需要的成本大幅度上升。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种灰度采集电路，包括：

LED光源控制电路；

PWM波控制电路，与所述LED光源控制电路连接，用于产生预设光源PWM波；

所述LED光源控制电路根据所述光源PWM波，驱动外部LED光源；

光敏传感电路，用于采集所述外部LED光源经过反射之后的光强度，并产生光强信号；

信号处理电路，与所述光敏传感电路连接，用于处理并放大所述光强信号，并产生对应的单灰度PWM信号；

信号输出电路，与所述信号处理电路连接，用于输出所述单灰度PWM信号。

在一些实施方式中，所述信号处理电路，包括：第一放大器、第二放大器和第一二极管；

所述第一放大器的输出端与所述第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第二放大器的正相输入端连接，所述第一放大器的反相输入接口依次通过第六电容和第十二电阻与所述光敏传感电路连接，所述第二放大器的输出端与所述信号输出电路连接；

所述第一放大器的反相输入端还通过第四电阻连接于所述第一二极管的负极和所述第一放大器的输出端之间；

所述第一放大器的正相输入端通过第十四电阻连接于所述第六电容和所述第十二电阻之间，所述第一放大器的正相输入端还通过第一电阻接电源，所述第一放大器的正相输入端还通过第十七电阻接地；

所述第一放大器的输出端还通过第三电容连接于所述第六电容和所述第十二电阻之间；

所述第二放大器的正相输入端与所述第一二极管的正极之间连接有第三电阻，所述第三电阻和所述第二放大器的正相输入端之间通过第七电容接地，所述第三电阻和所述第一二极管的正极之间通过第一电容接地，所述第三电阻和所述第一二极管的正极之间还通过第二电阻接电源；

所述第二放大器的反相输入端通过第十三电阻接地，所述第二放大器的反相输入端还通过第八电阻与所述第二放大器的输出端连接。

在一些实施方式中，所述PWM波控制电路具体包括：第三放大器；

所述第三放大器的正相输入端通过第六电阻接电源，所述第三放大器的正相输入端还通过第九电阻接地，所述第三放大器的正相输入端还通过第五电阻与所述第三放大器的输出端连接；

所述第三放大器的反相输入端通过第八电容接地，所述第三放大器的反相输入端还通过第十六电阻与所述第三放大器的输出端连接；

所述第三放大器的输出端与所述LED控制电路连接。

在一些实施方式中，所述LED光源控制电路具体包括：场效应管和LED灯；

所述PWM波控制电路依次通过所述场效应管和所述LED灯接电源；

所述场效应管的栅极通过第十一电阻与所述PWM波控制电路连接；

所述场效应管的源极接地；

所述场效应管的漏极通过第十电阻与所述LED灯连接。

在一些实施方式中，所述光敏传感电路具体包括：光敏传感器；

所述光敏传感器的一端接电源，所述光敏传感器的另一端通过第十五电阻接地；

所述光敏传感器和所述第十五电阻之间通过第五电容与所述信号处理电路连接。

在一些实施方式中，所述信号输出电路包括：第七电阻、第四电容；

所述信号处理电路依次通过所述第七电阻和所述第四电容接地。

在一些实施方式中，所述第一放大器和所述第二放大器为LM358。

在一些实施方式中，所述第三放大器为LM321。

在一些实施方式中，所述场效应管为SI2302。

在一些实施方式中，所述第一二极管为WS5819二极管。

本实用新型的技术效果：通过运算放大电路，替代了原有的单片机，从而节约了系统的整体成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1的系统结构示意图；

图2为本实用新型的PWM波控制电路的电路图；

图3为本实用新型的LED光源控制电路的电路图；

图4为本实用新型的光敏传感电路的电路图；

图5为本实用新型的信号处理电路的电路图；

图6为本实用新型的信号输出电路的电路图；

图7为本实用新型的整体电路图。

图中标号：PWM波控制电路-1、LED光源控制电路-2、光敏传感电路-3、信号处理电路-4和信号输出电路-5。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘出了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

在一个实施例中，如图1所示，本实用新型提供一种灰度采集电路，包括PWM波控制电路1、LED光源控制电路2、光敏传感电路3、信号处理电路4和信号输出电路5。

其中，PWM波控制电路1与LED光源控制电路2连接，用于产生预设光源PWM波，LED光源控制电路2根据光源PWM波，驱动外部LED光源，光敏传感电路3用于采集外部LED光源经过反射之后的光强度，并产生光强信号，信号处理电路4与光敏传感电路3连接，用于处理并放大光强信号，并产生对应的单灰度PWM信号，信号输出电路5与信号处理电路4连接，用于输出单灰度PWM信号。

在本实施例中，PWM波控制电路1通过运放电路来产生一定频率一定占空比的PWM波，LED光源控制电路2根据该PWM波所对应的电频信号，驱动LED光源按照PWM波的变化亮动。光敏传感器电路则采集所述外部LED光源经过反射之后的光强度，并产生光强信号，也就是对应的电流波形，最后进过信号处理电路4处理后，放大波形，进而产生对应的单灰度信号，并由信号数输出电路进行输出。

在一个实施例中，如图5所示，信号处理电路4包括第一放大器U1、第二放大器U2和第一二极管D1。

其中第一放大器U1的输出端与第一二极管D1的负极连接，第二放大器U2的正相输入端与第一二极管D1的正极连接，第一放大器U1的反相输入端依次通过第六电容C6和第十二电阻R12与光敏传感电路3连接，第二放大器U2的输出端与信号输出电路5连接。

第一放大器U1的反相输入端还通过第四电阻R4连接于第一二极管D1的负极和第一放大器U1的输出端之间。

第一放大器U1的正相输入端通过第十四电阻R14连接于第六电容C6和第十二电阻R12之间，第一放大器U1的正相输入端还通过第一电阻R1接电源，第一放大器U1的正相输入端还通过第十七电阻R17接地。

第一放大器U1的输出端还通过第三电容C3连接于第六电容C6和第十二电阻R12之间。

第二放大器U2的正相输入端与第一二极管D1的正极之间连接有第三电阻R3，第三电阻R3和第二放大器U2的正相输入端之间通过第七电容C7接地，第三电阻R3和第一二极管D1的正极之间通过第一电容C1接地，第三电阻R3和第一二极管D1的正极之间还通过第二电阻R2接电源。

第二放大器U2的反相输入端通过第十三电阻R13接地，第二放大器U2的反相输入端还通过第八电阻R8与第二放大器U2的输出端连接。

在一个实施例中，如图2所示，PWM波控制电路1具体包括第三放大器U3。

其中第三放大器U3的正相输入端通过第六电阻R6接电源，第三放大器U3的正相输入端还通过第九电阻R9接地，第三放大器U3的正相输入端还通过第五电阻R5与第三放大器U3的输出端连接。

第三放大器U3的反相输入端通过第八电容C8接地，第三放大器U3的反相输入端还通过第十六电阻R16与第三放大器U3的输出端连接。

第三放大器U3的输出端与LED控制电路2连接。

在一个实施例中，LED光源控制电路2具体包括场效应管Q1和LED灯。

其中，PWM波控制电路1依次通过场效应管Q1和LED灯接电源，场效应管Q1的栅极通过第十一电阻R11与PWM波控制电路1连接，场效应管Q1的源极接地，场效应管Q1的漏极通过第十电阻R10与LED灯连接。

在一个实施例中，如图4所示，光敏传感电路3具体包括光敏传感器，光敏传感器的一端接电源，光敏传感器的另一端通过第十五电阻R15接地，光敏传感器和第十五电阻R15之间通过第五电容C5与信号处理电路4连接。

在一个实施例中，如图6所示，信号输出电路5包括第七电阻R7和第四电容C4，信号处理电路4依次通过第七电阻R7和第四电容C4接地。

通过测量第七电阻R7和第四电容C4之间的电平，获取单灰度PWM信号。

在一个实施例中，如图7所示，第一放大器U1和第二放大器U2为LM358，第三放大器U3为LM321，场效应管Q1为SI2302，第一电阻R1的阻值为100K欧姆，第二电阻R2的阻值为30K欧姆，第三电阻R3为跨接电阻，第四电阻R4的阻值为1.5M欧姆，第五电阻R5的阻值为100K欧姆，第六电阻R6的阻值为100K欧姆，第七电阻R7的阻值为10K欧姆，第八电阻R8的阻值为30K欧姆，第九电阻R9的阻值为10K欧姆，第十电阻R10的阻值为100欧姆，第十一电阻R11的阻值为1K欧姆，第十二电阻R12的阻值为100欧姆，第十三电阻R13的阻值为30K欧姆，第十四电阻R14的阻值为20K欧姆，第十五电阻R15的阻值为1K欧姆，第十六电阻R16的阻值为100K欧姆，第十七电阻R17的阻值为100K欧姆；第一电容C1的电容量为470nF，第三电容C3的电容量为3.3nF，第四电容C4的电容量为104F，第五电容C5的电容量为100nF，第六电容C6的电容量为1nF，第七电容C7为不焊接电容，第八电容C8的电容量为4.7nF，第一二极管D1为WS5819二极管。

同时，也可以根据电源的电压以及其他的电气特性，对阻值和电容值进行调整。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种灰度采集电路，其特征在于，包括：

LED光源控制电路；

PWM波控制电路，与所述LED光源控制电路连接，用于产生预设光源PWM波；

所述LED光源控制电路根据所述光源PWM波，驱动外部LED光源；

光敏传感电路，用于采集所述外部LED光源经过反射之后的光强度，并产生光强信号；

信号处理电路，与所述光敏传感电路连接，用于处理并放大所述光强信号，并产生对应的单灰度PWM信号；

信号输出电路，与所述信号处理电路连接，用于输出所述单灰度PWM信号。

2.根据权利要求1所述的一种灰度采集电路，其特征在于，所述信号处理电路，包括：第一放大器、第二放大器和第一二极管；

所述第一放大器的输出端与所述第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第二放大器的正相输入端连接，所述第一放大器的反相输入端依次通过第六电容和第十二电阻与所述光敏传感电路连接，所述第二放大器的输出端与所述信号输出电路连接；

所述第一放大器的反相输入端还通过第四电阻连接于所述第一二极管的负极和所述第一放大器的输出端之间；

所述第一放大器的正相输入端通过第十四电阻连接于所述第六电容和所述第十二电阻之间，所述第一放大器的正相输入端还通过第一电阻接电源，所述第一放大器的正相输入端还通过第十七电阻接地；

所述第一放大器的输出端还通过第三电容连接于所述第六电容和所述第十二电阻之间；

所述第二放大器的正相输入端与所述第一二极管的正极之间连接有第三电阻，所述第三电阻和所述第二放大器的正相输入端之间通过第七电容接地，所述第三电阻和所述第一二极管的正极之间通过第一电容接地，所述第三电阻和所述第一二极管的正极之间还通过第二电阻接电源；

所述第二放大器的反相输入端通过第十三电阻接地，所述第二放大器的反相输入端还通过第八电阻与所述第二放大器的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的一种灰度采集电路，其特征在于，所述PWM波控制电路具体包括：第三放大器；

所述第三放大器的正相输入端通过第六电阻接电源，所述第三放大器的正相输入端还通过第九电阻接地，所述第三放大器的正相输入端还通过第五电阻与所述第三放大器的输出端连接；

所述第三放大器的反相输入端通过第八电容接地，所述第三放大器的反相输入端还通过第十六电阻与所述第三放大器的输出端连接；

所述第三放大器的输出端与所述LED控制电路连接。

4.根据权利要求3所述的一种灰度采集电路，其特征在于，所述LED光源控制电路具体包括：场效应管和LED灯；

所述PWM波控制电路依次通过所述场效应管和所述LED灯接电源；

所述场效应管的栅极通过第十一电阻与所述PWM波控制电路连接；

所述场效应管的源极接地；

所述场效应管的漏极通过第十电阻与所述LED灯连接。

5.根据权利要求4所述的一种灰度采集电路，其特征在于，所述光敏传感电路具体包括：光敏传感器；

所述光敏传感器的一端接电源，所述光敏传感器的另一端通过第十五电阻接地；

所述光敏传感器和所述第十五电阻之间通过第五电容与所述信号处理电路连接。

6.根据权利要求5所述的一种灰度采集电路，其特征在于，所述信号输出电路包括：第七电阻、第四电容；

所述信号处理电路依次通过所述第七电阻和所述第四电容接地。

7.根据权利要求2所述的一种灰度采集电路，其特征在于，所述第一放大器和所述第二放大器为LM358。

8.根据权利要求3所述的一种灰度采集电路，其特征在于，所述第三放大器为LM321。

9.根据权利要求4所述的一种灰度采集电路，其特征在于，所述场效应管为SI2302。

10.根据权利要求2所述的一种灰度采集电路，其特征在于，所述第一二极管为WS5819二极管。

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