专利名称：一种望远镜的激光测距电路装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光电技术领域，具体地说是一种用于望远镜的激光测距电路
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背景技术：
现有的脉冲激光测距仪具有结构简单，成本低，测距范围大，无需合作目标等优点，因此在工业，航空航天，大地测量，国防军事等领域中得到了广泛的运用。脉冲激光测距机一般由光学系统，激光发射电路，激光接收电路，时间测量等模块组成。具体测量原理是通过测量激光脉冲在测量仪到被测目标之间的飞行时间来计算被测距离的其公式如下D=CT/2D=被测距离C=光速T=时间由此公式可知，由于光束是固定的C=30万KM/每秒，只要测量出激光的飞行时间就可测量出测量仪到被测目标的距离。因此脉冲激光测距的技术要点在于如何测量激光飞行的时间。测量的时间越精确，时间分辨率越高那么测距就越准确，精度就越高。经过近二十年的发展，激光测距望远镜已经有了很大的发展，但是现有的望远镜型激光测距机有如下几个问题目前测量激光飞行时间的方法有直接脉冲计数法，数字插入法。其中数字法有IC延迟插入法，有采用CPLD大规模数字集成电路门延迟插入法，有采用国外专用测距集成电路等方法。但以上的方法都有一些具体问题难予克服，例如直接脉冲计数法由于受电子元件和电路设计以及生产工艺的限制，一般很难将脉冲计数频率做高，当精度要求高于0.5m时，脉冲频率必须达到660MH以上，普通电路基本无能为力。数字插入法由于采用大规模的专用集成电路使得测距精度大幅提高，但电路结构复杂，成本高，货源难寻，难批量生产，难普及应用。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种新型的具有低成本、高性能的用于激光测距的电路装置。本实用新型的激光测距电路装置的电路由单片机模块部分，模拟计时电路部分、 激光发射模块和激光接收模块四个部分组成；以单片机模块为核心，通过电线与激光发射模块、激光接收模块和模拟计时电路部分连接。各模块和电路的功能如下(1)单片机模块部分在软件程序的控制下对整个系统进行程式化的控制，接收按键命令，实施对其它模块和电路的控制，从而完成激光测距全过程的控制。(2)激光发射模块的功能是在单片机模块的控制下对目标发射功率激光脉冲。[0014](3)激光接收模块的功能是接收目标反射回来的激光，并对激光信号进行放大整型后传至单片机模块和模拟计时电路部分进行处理。(4)模拟计时电路处理部分采用模拟电路的办法处理高速激光信号，将极短的光脉冲信号变换成单片机模块可以处理的信号，从而实现模拟激光测距。模拟计时电路部分的结构为大电流充电部分和小电流放电部分串接在一起，充放电电容部分连接在大电流充电部分和小电流放电部分的中间，大电流充电部分还连接到单片机模块部分；电压比较器连接到大电流充电部分和小电流放电部分以及充放电电容， 同时也连接到单片机模块。模拟计时电路部分由下列电子元件组成四个功能部分(1)大电流充电部分由电阻1 2、1 3、1 5、晶体管01、02组成；其中1 2、R3、Q2连接成大电流恒流输出电路，输出电流的大小由R3控制，Q1、R5构成大电流驱动电路；(2)小电流放电部分由电阻R4、R9、R10、晶体管Q3组成，其中电阻RlO连接在晶体管Q3的发射极，电阻R4，R9连接在晶体管Q3的基极，其作用是产生一个固定小电流放电通路。(3)电压比较器由电阻R6、R8、晶体管Q4、电容C3、电压比较器UlA组成，晶体管连接在电压比较器的两个输入端，电阻R8连接在电压比较器的输入端，为电压比较器提供偏置电流，其作用是产生充电开始和放电结束的时间标志点，通过这些时间标志点由单片机计算充放电的时间。(4)充电放电由电容C2组成，它连接在大电流充电器和小电流放电器中间，同时也连接到电压比较器的输入端。它本身是一个高速无感电容，其作用是保存充放电流的电量。模拟计时电路的功能和原理根据电子学公式T*I=C*VΤ:电容充电时间，I 电容充电电流，C:电容量，V:电容端电压。这个公式适用于电容的充电和放电，本实用新型采用对同一电容进行大电流充电和小电流放电的办法来测量充电时间。把短的充电脉冲宽度转化成对电容充电的电流，由此电流在电容上建立电压，后对该电压进行小电流放电，当电压低至设定值时结束放电。根据上面的公式，电容两端的电压在充电和放电的过程中，充电时间和放电时间存在一个数学关系式。它只和充电时间和放电时间有关，而和电容容量以及其它外围元件无关。因此用放电脉冲宽度，可以计算充电脉冲宽度，也就是利用放电时间可以计算出充电时间。哪怕是极小的充电时间也可以计算出来。实现了用比较简单的电路实现了高难度的极短时间测量，这是本电路的核心部分。以上电路所组成的激光测距系统能够完成高精度的激光测量测量。用数字电路保持基础激光飞行时间数据，用模拟电路的办法细分125nS的时间间隔，使其时间分辨率达到0. 66ns，从而使本激光测距的测量误差为+/-0. 2m (理论上可以做到+/-0. Im的误差)。本实用新型的特点是结构简单，测量精度高，并且采用常规电子元件，成本非常底，具有较高的可靠性，适宜大批量的生产。它和现有的技术相比具有比较独特的优势。
图1是本实用新型的激光测距电路结构框图。图2是本实用新型的模拟计时电路部分的结构框图。图3是本实用新型的模拟计时电路部分的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的激光测距电路由单片机模块部分，模拟计时电路部分、 激光发射模块和激光接收模块四个部分组成；以单片机模块为核心，通过电线与激光发射模块、激光接收模块和模拟计时电路部分连接。其中单片机模块，激光发射模块，激光接收模块，是常规通用型电路模块。模拟计时电路部分如图2、3所示，由下列电子元件组成四个功能部分(1)大电流充电部分由电阻1 2、1 3、1 5、晶体管01、02组成；其中1 2、R3、Q2连接成大电流恒流输出电路，输出电流的大小由R3控制，Q1、R5构成大电流驱动电路；(2)小电流放电部分由电阻R4、R9、R10、晶体管Q3组成，其中电阻RlO连接在晶体管Q3的发射极，电阻R4，R9连接在晶体管Q3的基极，其作用是产生一个固定小电流放电通路。(3)电压比较器由电阻R6、R8、晶体管Q4、电容C3，电压比较器UlA组成，晶体管连接在电压比较器的两个输入端，电阻R8连接在电压比较器的输入端，为电压比较器提供偏置电流，其作用是产生充电开始和放电结束的时间标志点，通过这些时间标志点由单片机计算充放电的时间。(4)充电放电由电容C2组成，它连接在大电流充电器和小电流放电器中间，同时也连接到电压比较器的输入端。它本身是一个高速无感电容，其作用是保存充放电流的电量。本电路的工作原理和过程当进行激光测距工作时，首先由单片机模块部分对激光发射模块发命令，自激光发射时起，单片机控制部分开始计时，等激光通过目标物反射回来并由接收模块接收激光信号后，单片机控制部分停止计时。单片机保存大于125nS的单位时间，小于125nS的时间由模拟计时部分处理。此时激光回波在启动单片机停止计时的同时也启动模拟电路充电的开始，在单片机的控制下经过固定时间的延时结束充电并开始放电。当放电结束时，单片机通过放电的时间计算充电时间并最终计算激光飞行时间。
权利要求1.一种望远镜的激光测距电路装置，其特征在于激光测距电路装置的电路由单片机模块部分，模拟计时电路部分、激光发射模块和激光接收模块四个部分组成；以单片机模块为核心，通过电线与激光发射模块、激光接收模块和模拟计时电路部分连接。
2.根据权利要求1所述的望远镜的激光测距电路装置，其特征在于模拟计时电路部分由大电流充电部分和小电流放电部分串接在一起，充放电电容部分连接在大电流充电部分和小电流放电部分的中间，大电流充电部分还连接到单片机模块部分；电压比较器连接到大电流充电部分和小电流放电部分以及充放电电容，同时也连接到单片机模块。
3.根据权利要求2所述的望远镜的激光测距电路装置，其特征在于大电流充电部分由大电流充电部分由电阻1 2、1 3、1 5、晶体管01、02组成；其中R2、R3、Q2连接成大电流恒流输出电路，Ql、R5构成大电流驱动电路。
4.根据权利要求2所述的望远镜的激光测距电路装置，其特征在于小电流放电部分由电阻R4、R9、R10、晶体管Q3组成，其中电阻RlO连接在晶体管Q3的发射极，电阻R4，R9连接在晶体管Q3的基极。
5.根据权利要求2所述的望远镜的激光测距电路装置，其特征在于电压比较器由电阻 R6、R8、晶体管Q4、电容C3，电压比较器UlA组成，晶体管连接在电压比较器的两个输入端， 电阻R8连接在电压比较器的输入端。
6.根据权利要求2所述的望远镜的激光测距电路装置，其特征在于充电放电由电容C2 组成，它连接在大电流充电器和小电流放电器中间，同时也连接到电压比较器的输入端。
专利摘要本实用新型是一种望远镜的激光测距电路装置。激光测距电路装置的电路由单片机模块部分，模拟计时电路部分、激光发射模块和激光接收模块四个部分组成；以单片机模块为核心，通过电线与激光发射模块、激光接收模块和模拟计时电路部分连接。本实用新型的特点是结构简单，测量精度高，并且采用常规电子元件，成本非常底，具有较高的可靠性，适宜大批量的生产。它和现有的技术相比具有比较独特的优势。
文档编号G01S17/08GK202221476SQ201120263639
公开日2012年5月16日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者李小龙 申请人:李小龙