CN218331976U - 一种适用于半导体激光测距的高精度测量电路 - Google Patents

Abstract

一种适用于半导体激光测距的高精度测量电路，包括主控制器、激光驱动电路、接收电路和光取样电路；激光驱动电路的输入端与主控制器的驱动输出端连接，经主控制器驱动发出光信号；光取样电路的信号采集端对激光驱动电路发出的光信号进行采集，光取样电路的输出端与主控制器的计时开始信号输入端连接；接收电路的信号接收端接收测距目标反射回来的光信号，接收电路的输出端与主控制器的计时停止信号输入端连接。本实用新型有效解决半导体测距过程中初始信号计时不准确的问题，提高激光测距的测量精度。

Description

一种适用于半导体激光测距的高精度测量电路

技术领域

本实用新型涉及激光光电技术领域，具体说的是一种适用于半导体激光测距的高精度测量电路。

背景技术

半导体激光测距的工作原理是：主控制器输出脉冲信号控制出光，驱动电路产生匹配激光二极管的峰值电流，其内的激光二极管在能带跃迁，输出激光。雪崩管作为接收模块，将目标反射回来的信号转换为电信号，使用计时芯片或可编程逻辑门阵列进行时间判断，再利用光速计算出测距距离值。

半导体激光测距具有体积小、稳定性好、驱动电路简单等突出优点，但半导体激光器为脉冲性连续发光，为了提高输出功率，增加测程，其驱动电路的脉宽一般为几十纳秒至上百纳秒，因此光脉宽也有几十纳秒至上百纳秒，而饵玻璃固体激光器的光脉宽一般为十纳秒以下。半导体激光测距的初始计时存在一定误差导致测距结果也会具有一定的精度偏差。

目前市场上现有的半导体激光测距方式为以控制器输出的脉冲信号为起始计时信号，由于电子元器件延时及半导体激光光源的波动会产生精度误差。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种适用于半导体激光测距的高精度测量电路，有效解决半导体测距过程中初始信号计时不准确的问题，提高激光测距的测量精度。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种适用于半导体激光测距的高精度测量电路，包括主控制器、激光驱动电路、接收电路和光取样电路；

激光驱动电路的输入端与主控制器的驱动输出端连接，经主控制器驱动发出光信号；

光取样电路的信号采集端对激光驱动电路发出的光信号进行采集，光取样电路的输出端与主控制器的计时开始信号输入端连接；

接收电路的信号接收端接收测距目标反射回来的光信号，接收电路的输出端与主控制器的计时停止信号输入端连接。

进一步，所述的主控制器为FPGA芯片。

进一步，所述的光取样电路包括第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和比较器，第一二极管的负极与供电电路相连，其正极分别连接第三电阻的一端和第一电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第一电阻的另一端连接在比较器的同向端上，比较器的反向端上分别连接第二电阻的一端和第四电阻的一端，第二电阻的另一端与供电电路相连，第四电阻的另一端接地，比较器的输出端与主控制器的计时开始信号输入端连接。

本实用新型有益效果是：在原有的测量电路基础上增加光取样电路，将光取样电路的输出信号作为计时开始信号，使初始信号计时准确，减少其他电路和电子元器件波动，提升测量精度。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型光取样电路图；

图3为本实用新型主控制器电路图；

图4为本实用新型激光驱动电路图；

图5为本实用新型接收电路图。

具体实施方式

下面结合附图给出实用新型的较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。这里，将给出相应附图对本实用新型进行详细说明。需要特别说明的是，这里所描述的优选实施例子仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制或限定本实用新型。术语“第一”、“第二”仅用于区别类似的对象，而不能理解为特定的顺序或先后次序，应该理解这样的使用在适当情况下可以互换。

如图1所示，一种适用于半导体激光测距的高精度测量电路，包括主控制器、激光驱动电路、接收电路和光取样电路；主控制器是电路核心，检测光取样电路转换的数字信号与接收电路的电信号进行计时处理，解算出距离信息，实现测距的功能。

如图4所示，激光驱动电路的输入端与主控制器的驱动输出端连接，经主控制器驱动发出光信号，在图4中的激光二极管D3发射光脉冲，光脉冲是激光发射的实际光束，TR1端用于与主控制器的引脚相连，使主控制器输出信号控制整个激光驱动电路。

如图1所示，光取样电路的信号采集端对激光驱动电路发出的光信号进行采集，采用二极管作为信号采集端，光取样电路的输出端与主控制器的计时开始信号输入端连接,光取样电路将光信号经比较器将模拟信号转换为数字信号输入主控制器，用于计算出距离信息。

所述的光取样电路包括第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和比较器U2A，第一二极管D1的负极与供电电路相连，其正极分别连接第三电阻R3的一端和第一电阻R1的一端，第三电阻R3的另一端接地，第一电阻R1的另一端连接在比较器U2A的同向端上，比较器U2A的反向端上分别连接第二电阻R2的一端和第四电阻R4的一端，第二电阻R2的另一端与供电电路相连，第四电阻R4的另一端接地，比较器U2A的输出端与主控制器的计时开始信号输入端START连接，比较器U2A的供电端与供电电路连接，接地端接地。

第一二极管D1的灵敏度低于雪崩管。

如图5所示，接收电路的信号接收端接收测距目标反射回来的光信号，采用雪崩管D2作为信号接收端，雪崩管D2的APD端连接其他供电电压，实现雪崩状态，接收电路将光信号转换为电信号，输出端与主控制器的计时停止信号输入端STOP连接，将转换后的电信号输入主控制器，用于计算出距离信息。

如图2所示，所述的主控制器为FPGA芯片。

半导体激光测距机由主控制器控制产生脉宽，由于产生驱动电流的过程中会存在器件延时，另外激光驱动电路内的激光二极管出光性由于温度会产生改变，因此采用主控制器控制信号作为计时开始信号会产生偏差，该偏差将影响激光测距机的精度。本实用新型通过光取样电路对激光驱动电路内的激光二极管发出的光信号进行采集，转换为数字信号作为计时开始信号，减小了驱动电路的延时误差，由最真实稳定的出光信号作为触发，可以提高测距精度，实现其性能最佳。

以上仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制或限定本实用新型。对于本领域的研究或技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型所声明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种适用于半导体激光测距的高精度测量电路，其特征在于：包括主控制器、激光驱动电路、接收电路和光取样电路；

激光驱动电路的输入端与主控制器的驱动输出端连接，经主控制器驱动发出光信号；

光取样电路的信号采集端对激光驱动电路发出的光信号进行采集，光取样电路的输出端与主控制器的计时开始信号输入端连接；

接收电路的信号接收端接收测距目标反射回来的光信号，接收电路的输出端与主控制器的计时停止信号输入端连接。

2.如权利要求1所述的一种适用于半导体激光测距的高精度测量电路，其特征在于：所述的主控制器为FPGA芯片。

3.如权利要求1所述的一种适用于半导体激光测距的高精度测量电路，其特征在于：所述的光取样电路包括第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和比较器，第一二极管的负极与供电电路相连，其正极分别连接第三电阻的一端和第一电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第一电阻的另一端连接在比较器的同向端上，比较器的反向端上分别连接第二电阻的一端和第四电阻的一端，第二电阻的另一端与供电电路相连，第四电阻的另一端接地，比较器的输出端与主控制器的计时开始信号输入端连接。

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