一種固定調制頻率的激光收發傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種傳感器，具體為一種固定調制頻率的激光收發傳感器。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發展，各種新型測量方式紛紛問世，其中以激光為代表的傳感器正在迅速發展。激光傳感器的優點是能實現無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光電干擾能力強等。
[0003]如公開號CN102062587A公開了 “基于激光傳感器的多移動機器人位姿測定方法”，該方法使用激光傳感器進行區域掃描，通過方程及計算算得機器人在全局坐標系下的參數，進而計算出機器人的中心位置坐標，計算出機器人的當前角度參數。又如公開號CN104145476A公開了 “具有加速度傳感器的紅外傳感器以及用于運行紅外傳感器的方法”，用于檢測紅外輻射并且輸出紅外圖像數據，以及至少一個加速度傳感器。加速度傳感器用于檢測傳感器裝置的瞬時加速度，如果傳感器裝置的加速度超過預先給定值，那么紅外圖像數據從紅外傳感器的輸出被阻止。
[0004]但上述專利存在以下不足:(I)其以矩形特征進行識別，與實物存在偏差，在復雜環境中工作時無法保證其準確性。(2)計算方式復雜，需要的數據較多，數據之間存在相互影響和干擾。(3)采集信號返回時，信號存在損失，且沒有彌補方式。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種固定調制頻率的激光收發傳感器，能改善因環境光線對激光信號產生的影響，以提高接收信號的波形質量。
[0006]本發明所述的固定調制頻率的激光收發傳感器，包括至少一個激光收發電路，
所述激光收發電路包括調制發射單元和接收單元；
所述調制發射單元包括:
調制模塊，用于產生固定的調制頻率；
激光發射模塊，按照所述調制頻率產生有規律的激光信號，激光發射模塊與調制模塊電連接；
所述接收單元包括:
凸透鏡，用于接收障礙物體漫反射產生的反射信號并對其放大；
激光接收模塊，用于接收經所述凸透鏡放大后的反射信號；
所述反射信號是由激光發射模塊所發射的激光遇到障礙物體后所產生。
[0007]所述調制模塊包括一個調壓管和兩個與非門，調壓管的I腳接地，調壓管的3腳懸空，調壓管的2腳分別與兩個與非門的其中一個輸入端連接，兩個與非門的另一個輸入端分別接外部控制信號；
所述激光發射模塊包括兩個并排水平設置的激光管，兩個激光管的I腳分別與兩個與非門的輸出端一一對應連接，兩個激光管的3腳均接VCC。
[0008]所述激光接收模塊包括一個接收管、上拉電阻和濾波電容，該接收管的I腳接VCC，其2腳經上拉電阻接VCC，其3腳接GND，其3腳還經濾波電容接VCC;
所述凸透鏡通過透鏡支架安裝在PCB板上，且凸透鏡位于接收管的正上方。
[0009]所述激光接收模塊還包括LED指示燈和限流電阻，所述LED指示燈的正極接VCC，LED指示燈的負極經限流電阻后與接收管的2腳連接。
[0010]還包括PCB板;所述激光收發電路共四個，分別沿PCB板的長度間隔布置，且從PCB板的一端到另一端依次為第一激光收發電路、第二激光收發電路、第三激光收發電路、第四激光收發電路，第一激光收發電路和第二激光收發電路為一組，第三激光收發電路和第四激光收發電路為一組，且同一組的兩個調制發射單元能按照預設時間間隔發射激光信號。
[0011]所述PCB板采用雙面PCB板。
[0012]所述凸透鏡支架為中空的管體，且管體的內徑從下到上逐漸增大，該透鏡支架的下端固定在PCB板上。
[0013]本發明具有以下優點:
(1)采用固定發射接收頻率，對其他頻率的信號有屏蔽作用，能夠在光線情況復雜的環境下工作，增強了傳感器輸出信號的抗干擾能力；
(2)采用雙層電路設計，單組發射管和接收管獨立控制;相鄰兩組間隙工作互不影響，同一組的兩個激光發射模塊采用間隔(比如:2ms)發光并采集信號的模式，較同時發光的模式，避免了因信號過強出現相鄰信號相互干擾的情況，減少了激光信號收發的相互竄擾；
(3)在每個接收管上加凸透鏡，以增強其接收效果，通過凸透鏡對接收到的微弱信號進行放大，彌補信號在傳遞過程的損失，保證了檢測的可靠性;另外，通過凸透鏡的放大作用，增加了實際測試距離;經過時適當的調試后測試距離可達1.2m以上，在實驗室調試過程中，采用白色PVC材料作為反射物體，當發射光線與接收管之間成16°夾角時，傳感器測試距離在80cm，也能夠穩定的接收波形。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明中單個激光收發電路的原理框圖；
圖2是本發明的元件拼裝爆炸視圖；
圖3是本發明中凸透鏡和透鏡支架的裝配示意圖。
[0015]圖4是本發明FR-4基板蝕刻圖；
圖5是本發明調制發射單元的電路原理圖；
圖6是本發明接收單元的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
如圖1所示的固定調制頻率的激光收發傳感器，包括PCB板7和至少一個激光收發電路，激光收發電路數量根據需要設定。
[0017]如圖1所示，每一個激光收發電路包括調制發射單元和接收單元。所述調制發射單元包括調制模塊I和激光發射模塊2;調制模塊I用于產生固定的調制頻率(比如:180kHz的方形脈沖波);激光發射模塊2按照所述調制頻率產生有規律的激光信號，激光發射模塊2與調制模塊I電連接。接收單元包括凸透鏡4和激光接收模塊3;凸透鏡4用于接收障礙物體漫反射產生的反射信號并對其放大;激光接收模塊3用于接收經所述凸透鏡4放大后的反射信號;所述反射信號是由激光發射模塊2所發射的激光遇到障礙物體后所產生。
[0018]如圖2和圖4所示，以下以激光收發電路共四個為例對本發明進行說明:四個激光收發電路分別沿PCB板7的長度間隔布置，且從PCB板7的一端到另一端依次為第一激光收發電路9、第二激光收發電路10、第三激光收發電路11、第四激光收發電路12，且將第一激光收發電路9和第二激光收發電路10為一組，第三激光收發電路11和第四激光收發電路12為一組，且同一組的兩個調制發射單元能按照預設時間間隔(比如:2ms)發射激光信號。
[0019]如圖4和圖5所示，同一組的兩個調制發射單元中的四個與非門集成在一個二輸入四與非門集成電路(型號為74LS00)芯片中。其中，集成芯片Ul包含:與非門Ul-Α、與非門Ul-B、與非門U1-C、與非門U1-D;集成芯片U2包含:與非門U2-A、與非門U2-B、與非門U2-C、與非門U2-D。
[0020]如圖5所示，第一激光收發電路9的調制模塊I包括一個調壓管D7，以及與非門反相器中的與非門Ul-A和與非門Ul-Β，調壓管D7的I腳經電阻Rll接地，調壓管D7的3腳懸空，調壓管D7的2腳與非門反相器的I腳和4腳連接，與非門反相器的2腳和5腳分別接外部控制信號C0N1。第一激光收發電路9的激光發射模塊2包括兩個并排水平設置的激光管6，分別為激光管D13和激光管D14，激光管D13的I腳和激光管D14的I腳分別與與非門反相器中3腳和6腳一一對應連接，激光管D13的3腳和激光管D14的3腳均接VCC。
[0021]如圖5所示，第二激光收發電路10的調制模塊I包括一個調壓管D8，以及與非門反相器中的與非門Ul-C和與非門Ul-D，調壓管D8的I腳經電阻R12接地，調壓管D8的3腳懸空，調壓管D8的2腳與非門反相器的9腳和12腳連接，與非門反相器的10腳和13腳分別接外部控制信號C0N2。第二激光收發電路10的激光發射模塊2包括兩個并排水平設置的激光管6，分別為激光管D15和激光管D16，激光管D15的I腳和激光管D16的I腳分別與與非門反相器中3腳和6腳一一對應連接，激光管Dl 5的3腳和激光管Dl 6的3腳均接VCC。
[0022]如圖5所示，第三激光收發電路11的調制模塊I包括一個調壓管D5，以及與非門反相器中的與非門U2-A和與非門U2-B，調壓管D5的I腳經電阻R9接地，調壓管D5的3腳懸空，調壓管D5的2腳與非門反相器的I腳和4腳連接，與非門反相器的2腳和5腳分別接外部控制信號C0N1。第三激光收發電路11的激光發射模塊2包括兩個并排水平設置的激光管6，分別為激光管D9和激光管D10，激光管D9的I腳和激光管DlO的I腳分別與與非門反相器中3腳和6腳一一對應連接，激光管D9的3腳和激光管Dl O的3腳均接VCC。
[0023]如圖5所示，第四激光收發電路12的調制模塊I包括一個調壓管D6，