专利名称：用于激光控制平地系统的激光接收器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光接收器，尤其是一种用于激光控制平地系统的激光接收器。
背景技术：
我国是农业大国，农业用水占全国用水量的75.3％，地面灌溉是我国农业灌溉的主要方法，改善农田平整状况，可以提高农田灌溉用水的利用率。
土地平整方法包括常规平地方法和激光控制平地方法。常规平地方法采用的设备有推土机、铲运机和刮平机，具有土方运移量大、平地费用相对较低的特点，适合于地面起伏较大、原始平整程度较差的农田粗平作业，可以改变农田的宏观地形。由于平地效果主要取决推土机和刮平机的施工精度，受设备自身缺陷和人工操作的影响，当达到一定平整精度后很难进一步提高。激光控制平地技术是利用激光束参照平面作为非视觉控制手段，代替常规平地设备操作人员的目测判断，自动控制液压调节系统实现平地铲的升降，达到精细平整土地的目的。它的应用能够大幅度提高土地平整精度，其接收系统的灵敏度至少比人工视觉判断和平地机上操作人员的手动液压调节系统准确10～50倍。激光控制平地作业效率较高，适宜在常规粗平的基础上完成农田表面精平，进一步改善农田的平整精度。
目前国内使用的用于激光控制平地系统的激光接收器，由于抗干扰性弱，工作半径小，精度低，单机工作效率低等诸多原因都没有得到应用和转化为生产力而亟待加以改进
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种用于激光控制平地系统的激光接收器，其抗干扰能力强，性能稳定，精度高，工作范围广，成本较低。
本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的一种用于激光控制平地系统的激光接收器，它包括光电传感器、信号调理电路板及外壳，所述的信号调理电路板与外壳之间安装有橡胶垫，可以缓解车载的抖动对测量精度造成的影响。所述的信号调理电路板上设有信号幅度调制电路、信号放大电路、信号整形电路、脉冲展宽处理电路、电源电路及用于连接控制器的输出端子；所述的光电传感器包括安装于信号调理电路板两侧的硅光电池及安装于硅光电池光敏表面的滤光片。所述的滤光片为表面镀膜的红色玻璃，提高了光电传感器的灵敏度，减少了自然光的干扰，提高了光电传感器入射光的信噪比。
所述的信号调理电路板的两侧向上方沿外侧45°夹角方向设有金属支架，所述的金属支架在其中间位置向内侧90°弯折；所述的硅光电池共有32个，分为8组，每组4个硅光电池分别设在信号调理电路板的两侧金属支架的各个平面上，因此可以在360°范围内均匀分布，满足激光信号有效接收角度为360°的要求。
本实用新型采用国产光电传感器和滤光片，性能稳定，可与相应的控制器和激光发射器配套组成激光控制系统，进行旱田或水田平地作业。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的硅光电池布置示意图之一；图3为本实用新型的硅光电池布置示意图之二；图4为本实用新型的工作原理框图；
图5为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进一步说明如图1所示，为本实用新型的结构示意图，它包括光电传感器1、信号调理电路板2及外壳3，信号调理电路板2与外壳3之间安装有橡胶垫31，可以缓解车载的抖动对测量精度造成的影响。信号调理电路板2上设有信号幅度调制电路21、信号放大电路22、信号整形电路23、脉冲展宽处理电路24、电源电路25及用于连接控制器的输出端子26；光电传感器1包括安装于信号调理电路板2的两侧的硅光电池11及安装于硅光电池11的光敏表面的滤光片12。由于外界干扰信号比激光束L信号强得多，入射光的信噪比(SNR)很低；同时光电传感器1在入射光强较大的情况下容易饱和，灵敏度会大幅度降低；因此必须要进行滤光处理。在滤光处理中，采用在红色玻璃表面进行镀膜的方法制作的滤光片12，可以清除来自太阳光等其它光线的干扰，提高了光电传感器1入射光的信噪比及其灵敏度，使光电传感器1只接收来自激光束L的信号。
如图2所示，为本实用新型的硅光电池布置示意图之一，信号调理电路板2的两侧向上方沿外侧45°夹角方向设有金属支架27，金属支架27在其中间位置向内侧90°弯折；硅光电池11的规格为20mm×5mm，硅光电池11共有32个，分为8组，每组4个硅光电池11分别设在信号调理电路板2的两侧金属支架27的各个平面上，因此可以在360°范围内均匀分布，满足激光信号有效接收角度为360°的要求。同时最大程度地降低了光电池的数量，大幅度降低了生产成本。
如图3所示，为本实用新型的硅光电池布置示意图之二，硅光电池11分别标记为A，B，...，H，其中A、B层并联，表示激光信号处于“太高”位置；C、D层并联，表示激光信号处于“高”位置；E、F层并联，表示激光信号处于“低”位置；G、H层并联，代表激光信号处于“太低”位置。8层硅光电池11共有4路输出。
如图4及图5所示，为本实用新型的工作原理框图及电路原理图，本实用新型采用了微弱信号调理电路，由信号幅度调制电路21、信号放大电路22、信号整形电路23、脉冲展宽处理电路24组成。工作时，将平地铲放置于地块高度约为均高的地方，把接收器固定在平地铲上支撑竿的合适位置，使激光束L照在接收器的中间位置，将输出端子26通过信号线连接到控制器K；随着拖拉机的移动，激光束L照在接收器上的位置将发生变化，这种变化代表着地面高度的变化，接收器将把这种变化信号传递给控制器，以便控制器做出反应。在信号调理电路板2上的微弱信号调理电路中，控制信号经过了如下处理1、调制幅度调制电路21由2.2mH的电感L1、电感L2、电感L3及电感L4组成。当光电传感器接收到经过滤光处理的清晰的激光束L信号后，激光信号经过光电转换为模拟电信号，由于多种噪声的影响，该模拟信号的信噪比很低，而且是一个低频缓变的微弱信号。因此，在进行交流放大之前，需要对该信号进行调制。本实用新型采用了幅度调制的办法。
2、放大调制后的信号非常微弱，经过信号放大电路22，将高频微弱的调制信号放大到伏量级。信号放大电路22采用分立式元件组成两级微弱信号放大电路，第一级采用频率特性较好和输入阻抗较低的共基-共集电路，其中一路电路由电阻R21、电阻R22、电容C21和集成电路U11组成，集成电路U11选用2/5 CA3083；第二级采用了射极偏置电路进行温度补偿，其中一路电路由电容C22、电容C31、电容C41、电阻R31、电阻R32、电阻R41、电阻R42、电阻R43和三极管Q11组成，三极管Q11选用2N4403。
3、整型信号整形电路23采用四电压比较器U51，四电压比较器U51选用LM339芯片。信号放大后，对信号进行整形，使其更加标准，容易被后续电路处理。
4、脉冲展宽整形电路输出信号脉冲宽度较窄(微秒级)，为了提高信号传输的可靠性，将该脉冲信号进行展宽。脉冲展宽处理电路24采用再触发单稳态触发器U7及U6，再触发单稳态触发器U7及U6选用MC14538芯片。
通过1、2、3、4的控制信号处理，使本实用新型具有抗干扰能力强，工作范围广的特点。本实用新型通过巧妙的调制电路，使采用低价位的光电池作为光电传感器成为可能，从而大幅度降低了成本。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种用于激光控制平地系统的激光接收器，它包括光电传感器、信号调理电路板及外壳，其特征在于所述的信号调理电路板上设有信号幅度调制电路、信号放大电路、信号整形电路、脉冲展宽处理电路、电源电路及用于连接控制器的输出端子；所述的光电传感器包括安装于信号调理电路板两侧的硅光电池及安装于硅光电池光敏表面的滤光片。
2.根据权利要求1所述的用于激光控制平地系统的激光接收器，其特征在于所述的信号调理电路板的两侧向上方沿外侧方向设有金属支架，所述的金属支架在其中间位置向内侧弯折；所述的硅光电池安装在金属支架上。
3.根据权利要求2所述的用于激光控制平地系统的激光接收器，其特征在于所述的金属支架与信号调理电路板的延长线夹角为45°。
4.根据权利要求2所述的用于激光控制平地系统的激光接收器，其特征在于所述的金属支架在其中间位置弯折角度为90°。
5.根据权利要求2所述的用于激光控制平地系统的激光接收器，其特征在于所述的硅光电池共有32个，分为8组，每组4个硅光电池分别设在信号调理电路板的两侧金属支架的各个平面上。
6.根据权利要求1～5任一项所述的用于激光控制平地系统的激光接收器，其特征在于所述的滤光片为表面镀膜的红色玻璃。
7.根据权利要求1～5任一项所述的用于激光控制平地系统的激光接收器，其特征在于所述的信号调理电路板与外壳之间安装有橡胶垫。
专利摘要一种用于激光控制平地系统的激光接收器，它包括光电传感器、信号调理电路板及外壳，信号调理电路板上设有信号幅度调制电路、信号放大电路、信号整形电路、脉冲展宽处理电路、电源电路及用于连接控制器的输出端子；光电传感器包括安装于信号调理电路板两侧的硅光电池及安装于硅光电池光敏表面的滤光片。本实用新型采用国产光电传感器和滤光片，性能稳定，可与相应的控制器和激光发射器配套组成激光控制系统，进行旱田或水田平地作业。
文档编号A01B49/02GK2720787SQ200420066308
公开日2005年8月31日 申请日期2004年6月17日 优先权日2004年6月17日
发明者林建涵, 司永胜, 刘刚, 王定成, 姚岚, 罗益芳, 汪懋华, 刘志春, 方建卿, 张淼 申请人:中国农业大学