雷射控制平地接收器電路的製作方法

2023-05-14 15:33:46

專利名稱：雷射控制平地接收器電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於農田平整技術領域，涉及一種雷射接收器電路，特別是涉及一種在激 光控制平地系統中使用的一種雷射控制平地接收器電路。
背景技術：
雷射控制平地技術作為目前世界上最先進的土地平整技術，近幾十年來已經在歐 美、日本等發達國家得到了廣泛的應用。雷射控制平地系統主要由雷射發射器、雷射接收 器、控制器、液壓系統和平地鏟等組成。雷射接收器是雷射控制平地系統的關鍵組成部分。 雷射接收器是由具有中心控制點的一系列垂直對稱分布的光電傳感器構成的信號接收轉 置。雷射接收器垂直安裝在平地產設備的桅杆上，作為一座連接借光發射器與控制器的橋 梁，實時接收來自雷射發射器的雷射信號，從而確定雷射參照面與中心控制點的瞬間位置 偏差，並向控制器發出修正信號，由控制器控制平地機具的升降，使接收器的中心控制點位 於雷射參照平面之內。雷射接收器主要由光學系統、光電探測器、低噪聲放大器、整形和展 寬電路等組成，主要用於完成對雷射脈衝信號的光電轉換和傳輸，其綜合技術指標主要由 探測器和放大器的性能指標決定。雷射控制平地系統一般工作於複雜的野外環境，當外界光照較強時，目前的雷射 接收器電路對外界光強適應性較差，經常出現電路飽和現象，導致系統不能正常工作，需要 人為對外界光強或者電路參數進行幹預後，才能進行工作，這就使得系統的工作效率和工 作質量受到嚴重的影響。

發明內容
(一 )要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是如何提高雷射控制平地接收器電路對外界光強的適 應性，如何使雷射控制平地接收器電路所在雷射控制平地系統的穩定性和自動化程度得到提尚。( 二 )技術方案為了解決上述技術問題，本發明提供一種雷射控制平地接收器電路，其包括多路雷射檢測電路，用於將光信號轉換為邏輯門電路數位訊號；增益自動調整電路，與所述多路雷射檢測電路相連，用於根據外界光強自動調節 所述多路雷射檢測電路的增益。上述雷射控制平地接收器電路中，所述多路雷射檢測電路中的每一路雷射檢測電 路包括光電轉換器，用於將光信號轉換為電信號；前置放大器和主放大器，所述前置放大器與所述光電轉換器相連，所述主放大器 與所述前置放大器相連，用於放大所述電信號；整形電路和展寬電路，所述整形電路與所述主放大器相連，所述展寬電路與所述整形電路相連，用於將所述放大後的電信號轉換為邏輯門電路數位訊號。上述雷射控制平地接收器電路中，所述增益自動調整電路包括光電轉換器，用於將外界光信號轉換為電流信號；放大器，與所述光電轉換器相連，將所述電流信號放大並轉換為電壓信號輸出；比較器，與所述放大器相連，其上還連接有基準電壓，比較器比較所述基準電壓和 放大器輸出的電壓信號，輸出高/低電平；模擬開關，與所述比較器和所述前置放大器分別相連；增益調節電阻，與所述模擬開關和所述前置放大器分別相連。上述雷射控制平地接收器電路中，所述增益自動調整電路包括多路並聯的所述模 擬開關，所述多路並聯的模擬開關分別與所述比較器相連。上述雷射控制平地接收器電路中，所述模擬開關的路數與所述雷射檢測電路的路 數相同。上述雷射控制平地接收器電路中，所述增益調節電阻的路數與所述模擬開關的路 數相同。上述雷射控制平地接收器電路中，所述比較器設置為一路或多路並聯。上述雷射控制平地接收器電路中，所述多路並聯的比較器中，每一路比較器的一 端與所述放大器相連，另一端與所述模擬開關相連。上述雷射控制平地接收器電路中，所述多路並聯的比較器連接的基準電壓互不相 同。上述雷射控制平地接收器電路中，所述多路並聯的比較器連接的基準電壓中，當 Vi > Vj時，Ri < Rj，其中，Vi、Vj分別為並聯的兩路比較器連接的基準電壓，Ri、Rj分別 為與基準電壓Vi、Vj相對應的增益調節電阻，1彡i彡n，1彡j彡n，且i興j，η為並聯的 比較器的路數。(三)有益效果與現有的雷射控制平地接收器電路相比，本發明雷射控制平地接收器電路中增加 了能夠根據外界光強自動調整放大增益的功能模塊，增強了系統對於外界光強的適應性， 提高了系統的穩定性和自動化程度，將其應用於土地平整中，使得土地平整效率和平整精 度得到提高。


圖1是本發明雷射控制平地接收器電路中雷射檢測電路功能框圖；圖2是本發明雷射控制平地接收器電路中增益自動調整電路功能框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施 例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。本發明雷射控制平地接收器電路包括多路雷射檢測電路和增益自動調整電路。雷射檢測電路如圖1所示，包括光電轉換器、前置放大電器、主放大器、整形電路 和展寬電路。首先，入射光經過組合濾光裝置以削弱背景光的影響，然後經光電轉換將光信號轉換為微弱的電信號，再通過前置放大器和主放大器實現微弱信號的放大，最後通過整 形和展寬電路將脈衝信號轉換為邏輯門電路(Transistor-Transistor Logic,TTL)數字信 號傳送給控制器。增益自動調整電路如圖2所示，包括光電轉換器、放大器、比較器、模擬開關和增 益調節電阻。光電轉換器用於檢測外界光信號轉換為電流信號，放大器對電流信號進行放 大，並轉換為一定幅值的電壓信號輸出，此電壓信號輸入比較器與正的基準電壓進行比較， 比較器輸出的高低電平用於控制模擬開關的通斷，來決定增益調節電阻是否與上述多路激 光檢測電路的前置放大器中的反饋電阻並聯，從而實現反饋電阻大小的自動調節，也就是 放大增益的自動調節。當外界光強超過一定強度時，放大器的輸出電壓大於基準電壓時，比 較器輸出高電平，模擬開關閉合，增益調節電阻與前置放大器的反饋電阻並聯，導致前置放 大器的反饋電阻變小，增益變小；反之，比較器輸出低電平，控制模擬開關斷開，保持前置放 大器的反饋電阻大小不變，增益保持不變。當外界光照較強時，雷射接收器的前置放大器增 益會自動變小，防止了放大器的飽和，保證了系統穩定工作。在比較器的輸出端，根據雷射 檢測電路的路數並聯相同路數的模擬開關和增益調節電阻，以實現所有雷射檢測電路增益 的自動調節。為提高調節精度，可以在放大器的輸出端並聯不同基準電壓的比較器，每路比較 器的輸出端，根據雷射檢測電路的路數並聯相同路數的模擬開關和增益調節電阻，增益調 節電阻的阻值隨著前端基準電壓的增大而減小，即多路並聯的比較器連接的基準電壓中， 當Vi > Vj時，Ri < Rj，其中，Vi, Vj分別為並聯的兩路比較器連接的基準電壓，Ri、Rj分 別為與基準電壓Vi、Vj相對應的增益調節電阻，1彡i彡n，l彡j彡n，且i興j，n為並聯 的比較器的路數，從而保證隨著外界光線強度的增強，電路增益逐漸下降。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換 也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
一種雷射控制平地接收器電路，其特徵在於，包括多路雷射檢測電路，用於將光信號轉換為邏輯門電路數位訊號；增益自動調整電路，與所述多路雷射檢測電路相連，用於根據外界光強自動調節所述多路雷射檢測電路的增益。
2.如權利要求1所述的雷射控制平地接收器電路，其特徵在於，所述多路雷射檢測電 路中的每一路雷射檢測電路包括光電轉換器，用於將光信號轉換為電信號；前置放大器和主放大器，所述前置放大器與所述光電轉換器相連，所述主放大器與所 述前置放大器相連，用於放大所述電信號；整形電路和展寬電路，所述整形電路與所述主放大器相連，所述展寬電路與所述整形 電路相連，用於將所述放大後的電信號轉換為邏輯門電路數位訊號。
3.如權利要求2所述的雷射控制平地接收器電路，其特徵在於，所述增益自動調整電 路包括光電轉換器，用於將外界光信號轉換為電流信號；放大器，與所述光電轉換器相連，將所述電流信號放大並轉換為電壓信號輸出；比較器，與所述放大器相連，其上還連接有基準電壓，比較器比較所述基準電壓和放大 器輸出的電壓信號，輸出高/低電平；模擬開關，與所述比較器和所述前置放大器分別相連；增益調節電阻，與所述模擬開關和所述前置放大器分別相連。
4.如權利要求3所述的雷射控制平地接收器電路，其特徵在於，所述增益自動調整電 路包括多路並聯的所述模擬開關，所述多路並聯的模擬開關分別與所述比較器相連。
5.如權利要求4所述的雷射控制平地接收器電路，其特徵在於，所述模擬開關的路數 與所述雷射檢測電路的路數相同。
6.如權利要求4所述的雷射控制平地接收器電路，其特徵在於，所述增益調節電阻的 路數與所述模擬開關的路數相同。
7.如權利要求3或4所述的雷射控制平地接收器電路，其特徵在於，所述比較器設置為 一路或多路並聯。
8.如權利要求7所述的雷射控制平地接收器電路，其特徵在於，所述多路並聯的比較 器中，每一路比較器的一端與所述放大器相連，另一端與所述模擬開關相連。
9.如權利要求8所述的雷射控制平地接收器電路，其特徵在於，所述多路並聯的比較 器連接的基準電壓互不相同。
10.如權利要求9所述的雷射控制平地接收器電路，其特徵在於，所述多路並聯的比較 器連接的基準電壓中，當Vi > Vj時，Ri <Rj，其中，Vi、Vj分別為並聯的兩路比較器連接的 基準電壓，Ri、Rj分別為與基準電壓Vi、Vj相對應的增益調節電阻，1≤i≤η,Ι≤ j≤n, 且i≠ j，η為並聯的比較器的路數。
全文摘要
本發明公開了一種雷射控制平地接收器電路，其包括多路雷射檢測電路，用於將光信號轉換為邏輯門電路數位訊號；增益自動調整電路，與所述多路雷射檢測電路相連，用於根據外界光強自動調節所述多路雷射檢測電路的增益。本發明雷射控制平地接收器電路中增加了能夠根據外界光強自動調整放大增益的功能模塊，增強了系統對於外界光強的適應性，提高了系統的穩定性和自動化程度，將其應用於土地平整中，使得土地平整效率和平整精度得到提高。
文檔編號A01B35/20GK101960941SQ201010262459
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月25日 優先權日2010年8月25日
發明者劉兆祥, 劉剛, 李鑫磊, 郭明明 申請人:中國農業大學