专利名称：激光烟花点火器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种远距离烟花点燃装置，尤其涉及一种采用激光信号遥控、能克服外界电磁辐射信号影响、安全可靠的激光式烟花点火器。
背景技术：
燃放烟花时的常规点火方式是近距离人工点火，但是这种点火方式非常危险。为了使人们能在安全距离下点燃烟花，目前一般采用电子遥控方式点火。但是，由于现在周围环境中电子频率复杂，无线电子遥控点火方式的烟花在燃放时，万一被手机、电台等干扰会造成突然引爆，因此电子遥控方式点火存在安全隐患，因此限制了烟花的使用。例如2010 年春节，采用电子遥控方式点火的烟花因安全性和稳定性问题在北京被禁止销售。为解决这一问题，也有不少烟花公司推出了有线电子点火方式的烟花点火器。有线电子点火方式虽然在安全性方面比电子遥控方式点火好，但是由于需要较长的导线，长距离的有线连接在使用中很不方便，影响了烟花点火器的推广和使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种安全可靠性高、抗干扰能力强、结构简单、 使用方便的激光烟花点火器。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种激光烟花点火器，它包括相互配合的激光信号发射单元和激光信号接收单元，所述激光信号接收单元包括光信号接收器、接收器电源和用于驱动点火头点燃烟花的输出控制单元，所述光信号接收器与接收器电源串联形成触发回路，所述输出控制单元接入所述触发回路中，且所述输出控制单元的输入端连接于光信号接收器与接收器电源之间。作为本发明技术方案的进一步改进
所述激光信号接收单元还包括与激光信号发射单元发出激光信号波长相匹配的带通滤光片，所述带通滤光片设于所述激光信号发射单元与光信号接收器之间。所述激光信号发射单元包括发射开关、发射器电源和用于发出激光信号的光信号发生器，所述光信号发生器、发射开关和发射器电源依次串联形成发送回路，所述光信号发生器为650nm、808nm、850nm或940nm波长的激光二极管。所述激光信号发射单元还包括用于对发出光信号进行编码的编码电路，所述编码电路串接于所述光信号发生器和发射器电源之间；所述激光信号接收单元还包括用于对接收光信号进行解码的解码电路，所述解码电路串接于所述光信号接收器与输出控制单元的输入端之间。所述光信号接收器为相对接收器电源反向偏置的光电二极管，所述输出控制单元包括NPN型的第一三极管和PNP型的第二三极管，所述第一三极管的基极和发射极分别与接收器电源的负极相连、集电极与第二三极管的基极相连；所述第二三极管的发射极与接收器电源的正极相连、集电极作为输出控制单元的输出端的正极，所述输出端的负极与接收器电源的负极相连。所述输出控制单元还包括振荡电路，所述振荡电路由串联的电阻和电容组成，且振荡电路的一端与第一三极管基极相连，另一端与第二三极管集电极相连，所述输出端连接有点火头，点火头包括用于产生电火花的高压包和设于高压包输出端的火药层。所述激光信号接收单元还包括用于定位的定位发光单元，所述定位发光单元与接收器电源相连，所述定位发光单元包括两个对称布置于所述光信号接收器两侧的发光二极管。所述激光信号接收单元还包括接收开关，所述接收开关串接于所述光信号接收器与接收器电源之间。所述激光信号接收单元还包括用于检测激光信号接收单元是否正常的检测发光单元，所述检测发光单元为与所述输出端相连的发光二极管。或者，所述光信号接收器为相对接收器电源反向偏置的光电二极管，所述输出控制单元包括依次布置并构成三级放大电路的NPN型第一三极管、NPN型第三三极管和PNP型第二三极管，所述第一三极管的基极与接收器电源的负极相连、发射极与第三三极管的基极相连、集电极与接收器电源的正极相连；所述第三三极管的集电极与第二三极管的基极相连、发射极与接收器电源的负极相连；所述第二三极管的发射极与接收器电源的正极相连、集电极作为输出控制单元的输出端的正极，所述输出端的负极与接收器电源的负极相连。本发明具有下述优点
1、本发明包括激光信号发射单元和激光信号接收单元，操作人员手持激光信号发射单元对与烟花连接的激光信号接收单元实现对烟花的激光遥控点火，实现20m以上安全距离的遥控点火，充分利用了激光信号单向性好、能量集中、不容易受外界电磁辐射信号影响的优点，有效克服了电子遥控式点火易受外界电磁辐射信号影响的问题，具有安全可靠性高、 抗干扰能力强的优点。2、本发明通过激光遥控点火的方式，激光发射单元和激光信号接收单元之间没有连接线，不需要长距离连接导线，克服了有线电子点火方式需要连接导线、使用不方便的问题，具有结构简单、使用方便的优点。
图1为本发明实施例1的结构示意图。图2为本发明实施例1激光信号发射单元的电路原理示意图。图3为本发明实施例1激光信号接收单元的电路原理示意图。图4为本发明实施例2的结构示意图。图5为本发明实施例3中激光信号接收单元的电路原理示意图。图6为本发明实施例4中激光信号发射单元的电路原理示意图。图7为本发明实施例4中激光信号接收单元的电路原理示意图。图8为本发明实施例5中激光信号接收单元的电路原理示意图。图例说明1、激光信号发射单元；11、光信号发生器；12、发射开关；13、发射器电源；14、编码电路；2、激光信号接收单元；21、光信号接收器；22、输出控制单元；221、第一三极管；222、第二三极管；223、输出端；224、第三三极管；225、高压包；23、接收器电源；24、 定位发光单元；25、接收开关；26、检测发光单元；27、解码电路；3、带通滤光片；4、点火头。
具体实施例方式实施例1
如图1、图2和图3所示，本实施例的激光烟花点火器包括相互配合的激光信号发射单元1和激光信号接收单元2，激光信号接收单元2包括光信号接收器21、接收器电源23和用于驱动点火头4点燃烟花的输出控制单元22，光信号接收器21与接收器电源23串联形成触发回路，输出控制单元22接入触发回路中，且输出控制单元22的输入端连接于光信号接收器21与接收器电源23之间。激光信号接收单元2还包括与激光信号发射单元1发出激光信号波长相匹配的带通滤光片3，带通滤光片3设于激光信号发射单元1与光信号接收器21之间。通过采用带通滤光片3，可以有效避免其它光信号的干扰，抗干扰能力强，更加安全可靠。激光信号发射单元1包括发射开关12、发射器电源13和用于发出激光信号的光信号发生器11，光信号发生器11、发射开关12和发射器电源13依次串联形成发送回路，通过发射开关12可以方便控制光信号发生器11的工作状态。光信号发生器11为650nm、808nm、 850nm或940nm波长的激光二极管。本实施例中光信号发生器11为650nm波长的激光二极管，650nm波长的激光二极管可发出650nm波长的激光信号，与650nm波长相匹配的带通滤光片3则仅仅允许650nm波长的激光信号通过，650nm波长的可视红光作为信号光源，具有视觉感观性好的优点，在燃放烟花时定位更容易。光信号接收器21为相对接收器电源23反向偏置的光电二极管，输出控制单元22 包括NPN型的第一三极管221和PNP型的第二三极管222，第一三极管221的基极为输出控制单元22的输入端，第一三极管221的基极和发射极分别与接收器电源23的负极相连、 集电极与第二三极管222的基极相连；第二三极管222的发射极与接收器电源23的正极相连、集电极作为输出控制单元22的输出端223的正极，输出端223的负极与接收器电源23 的负极相连。本实施例中，光信号接收器21为光电二极管，第一三极管221采用9014三极管，第二三极管222采用8550三极管。光信号接收器21在没有接收到激光信号时反向电阻为无穷大，第一三极管221和第二三极管222均截止；光信号接收器21接收到激光信号后反向电阻减小至约IK Ω，第一三极管221和第二三极管222导通并对输入第一三极管221 基极的电流进行放大后输出。激光信号接收单元2还包括用于定位的定位发光单元24，定位发光单元M与接收器电源23相连，定位发光单元M包括两个对称布置于光信号接收器21两侧的发光二极管。操作人员可以方便地将光信号发生器11对准定位发光单元M的两个发光二极管之间， 方便实现对光信号接收器21的精确定位。激光信号接收单元2还包括接收开关25，接收开关25串接于光信号接收器21与接收器电源23之间。接收开关25可以方便控制激光信号接收单元2的工作状态，延长接收器电源23的电源使用寿命、防止光信号接收器21误接收光信号，更加安全可靠。 激光信号接收单元2还包括用于检测激光信号接收单元2是否正常的检测发光单元沈，检测发光单元沈为与输出端223相连的发光二极管。在连接点火头4之前，闭合接收开关25，然后用激光信号发射单元1对激光信号接收单元2的光信号接收器21发射激光信号，如果激光信号接收单元2的电路正常，则输出端223有电流输出，从而检测发光单元26发光，从而可以方便地对激光信号接收单元2进行检测，操作简单方便、更加安全可罪。本实施例中，输出端223处设有点火接头，点火接头通过20厘米左右的导线与烟花内部的点火头4相连。激光信号接收单元2和点火头4之间为分体式结构，点火头4预装在烟花内部，点火接头通过导线与烟花内部的点火头4相连，从而可以实现对激光信号接收单元2的循环使用。本实施例使用前的检测步骤如下
1)保持输出端223不与点火头4相连，开启接收开关25。2)操作人员将激光信号发射单元1的光信号发生器11对准定位发光单元M的两个发光二极管之间的光信号接收器21，开启发射开关12，光信号发生器11发出650nm约 5mw的红色激光。3)带通滤光片3将波长非650nm的杂光过滤，光信号接收器21接收到过滤后波长 650nm的红色激光，光信号接收器21的反向电阻从无穷大减小为约1ΚΩ，光信号接收器21 与接收器电源23之间导通，电流流入第一三极管221的基极，第一三极管221和第二三极管222依次导通，如果检测发光单元沈亮则说明激光信号接收单元2的电路工作正常，可以用于点燃烟花。本实施例的使用步骤如下
1)将输出端223通过导线与点火头4相连，开启接收开关25。2)操作人员将激光信号发射单元1的光信号发生器11对准定位发光单元M的两个发光二极管之间的光信号接收器21，开启发射开关12，光信号发生器11发出650nm约 5mw的红色激光。3)带通滤光片3将波长非650nm的杂光过滤，光信号接收器21接收到过滤后的波长650nm的红色激光，光信号接收器21的反向电阻从无穷大减小为约1ΚΩ，光信号接收器 21与接收器电源23之间导通，电流流入第一三极管221的基极，第一三极管221和第二三极管222依次导通，输出端223导通并输出电流，电流通过导线输出至烟花内部的点火头4， 点火头4的镍铬电热丝产生焦耳热点燃烟花。实施例2
如图4所示，本实施例的激光烟花点火器与第一实施例基本相同，其主要区别点为激光信号接收单元2和点火头4为一体式，激光信号接收单元2以及点火头4预装在烟花内部，接收开关25设于烟花外壁上以便控制激光信号接收单元2的工作状态、光信号接收器 21设于烟花外壁上以便接收光信号发生器11的激光信号，带通滤光片3则设于光信号接收器21的外侧。实施例3
如图5所示，本实施例的激光烟花点火器与第一实施例基本相同，其主要区别点为输出控制单元22包括依次布置并构成三级放大电路的NPN型第一三极管221、NPN型第三三极管2M和PNP型第二三极管222，第一三极管221的基极为输出控制单元22的输入端，第一三极管221的基极与接收器电源23的负极相连、发射极与第三三极管224的基极相连、集电极与接收器电源23的正极相连；第三三极管2M的集电极与第二三极管222的基极相连、发射极与接收器电源23的负极相连；第二三极管222的发射极与接收器电源23的正极相连、集电极作为输出控制单元22的输出端223的正极，输出端223的负极与接收器电源 23的负极相连。当光信号接收器21导通的时候，光信号接收器21的信号依次经过第一三极管221、第三三极管2M和第二三极管222被放大后从输出端223输出至点火头4。此外， 也可以采用更多的晶体管组成的多级放大电路。实施例4:
如图6和图7所示，本实施例的激光烟花点火控制器与第一实施例基本相同，其主要区别点为激光信号发射单元1还包括用于对发出光信号进行编码的编码电路14，编码电路14串接于光信号发生器11和发射器电源13之间；激光信号接收单元2还包括用于对接收光信号进行解码的解码电路27，解码电路27串接于光信号接收器21与输出控制单元22 的输入端之间。本实施例中，编码电路14采用ΡΤ2262^编码电路，解码电路27采用ΡΤ2272 解码电路；光信号发生器11发射的光信号为经过ΡΤ2262^编码电路编码的信号，光信号接收器21接收到经过编码的光信号后经过ΡΤ2272解码电路进行解码后送入第一三极管221 的基极。本实施例在第一实施例的基础上增加了对光信号的编码、解码功能，可以进一步有效防止相同波长的激光信号发射单元1之间对激光信号接收单元2所产生的信号干扰，更加安全可靠。实施例5
如图8所示，本实施例的激光烟花点火控制器与第一实施例基本相同，其主要区别点为输出控制单元22还包括振荡电路，振荡电路由串联的电阻和电容组成，且振荡电路的一端与第一三极管221基极相连，另一端与第二三极管222集电极相连，输出端223连接有点火头4，点火头4包括用于产生电火花的高压包225和包裹于高压包225输出端的火药层。高压包225既可以像第一实施例采用分体式结构，也可以像第二实施例采用一体式结构。当光信号接收器21导通以后，振荡电路产生振荡信号电流，振荡信号电流通过高压包225产生高压，高压包225的输出端放电产生电火花，电火花点燃高压包225输出端的火药层，从而引燃烟花。本实施例通过振荡电路驱动高压包225产生较高的电压来实现点燃点火火药，可以降低对电源电压的要求从而减小整个器件的体积。本实施例振荡电路和高压包既可以与实施例1中的输出控制单元22结合，也可以与实施例3的输出控制单元22 进行结合，使振荡电路的一端与实施例3的第一三极管221基极相连，另一端与实施例3的第二三极管222集电极相连。以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例， 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
8
权利要求
1.一种激光烟花点火器，其特征在于它包括相互配合的激光信号发射单元(1)和激光信号接收单元(2)，所述激光信号接收单元(2)包括光信号接收器(21)、接收器电源(23) 和用于驱动点火头(4)点燃烟花的输出控制单元(22)，所述光信号接收器(21)与接收器电源(23)串联形成触发回路，所述输出控制单元(22)接入所述触发回路中，且输出控制单元(22)的输入端连接于光信号接收器(21)与接收器电源(23)之间。
2.根据权利要求1所述的激光烟花点火器，其特征在于所述激光信号接收单元(2) 还包括与激光信号发射单元(1)发出激光信号波长相匹配的带通滤光片(3)，所述带通滤光片(3)设于所述激光信号发射单元(1)与光信号接收器(21)之间。
3.根据权利要求2所述的激光烟花点火器，其特征在于所述激光信号发射单元(1) 包括发射开关(12)、发射器电源(13)和用于发出激光信号的光信号发生器(11)，所述光信号发生器(11)、发射开关(12)和发射器电源(13)依次串联形成发送回路，所述光信号发生器(11)为650nm、808nm、850nm或940nm波长的激光二极管。
4.根据权利要求3所述的激光烟花点火器，其特征在于所述激光信号发射单元(1) 还包括用于对发出光信号进行编码的编码电路(14)，所述编码电路(14)串接于所述光信号发生器(11)和发射器电源(13)之间；所述激光信号接收单元(2)还包括用于对接收光信号进行解码的解码电路(27)，所述解码电路(27)串接于所述光信号接收器(21)与输出控制单元(22)的输入端之间。
5.根据权利要求1 4中任意一项所述的激光烟花点火器，其特征在于所述光信号接收器(21)为相对接收器电源(23)反向偏置的光电二极管，所述输出控制单元(22)包括 NPN型的第一三极管(221)和PNP型的第二三极管(222)，所述第一三极管(221)的基极和发射极分别与接收器电源(23)的负极相连、集电极与第二三极管(222)的基极相连；所述第二三极管(222)的发射极与接收器电源(23)的正极相连、集电极作为输出控制单元(22) 的输出端(223)的正极，所述输出端(223)的负极与接收器电源(23)的负极相连。
6.根据权利要求5所述的激光烟花点火器，其特征在于所述输出控制单元(22)还包括振荡电路，所述振荡电路由串联的电阻和电容组成，且振荡电路的一端与第一三极管 (221)基极相连，另一端与第二三极管(222)集电极相连，所述输出端(223)连接有点火头 (4)，所述点火头(4)包括用于产生电火花的高压包(225)和设于高压包(225)输出端的火药层。
7.根据权利要求1所述的激光烟花点火器，其特征在于所述激光信号接收单元(2) 还包括用于定位的定位发光单元(24)，所述定位发光单元(24)与接收器电源(23)相连，所述定位发光单元(24)包括两个对称布置于所述光信号接收器(21)两侧的发光二极管。
8.根据权利要求7所述的激光烟花点火器，其特征在于所述激光信号接收单元(2) 还包括接收开关(25)，所述接收开关(25)串接于所述光信号接收器(21)与接收器电源(23)之间。
9.根据权利要求8所述的激光烟花点火器，其特征在于所述激光信号接收单元(2) 还包括用于检测激光信号接收单元(2)是否正常的检测发光单元(26)，所述检测发光单元 (26)为与所述输出端(223)相连的发光二极管。
10.根据权利要求1 4中任意一项所述的激光烟花点火器，其特征在于所述光信号接收器(21)为相对接收器电源(23)反向偏置的光电二极管，所述输出控制单元(22)包括依次布置并构成三级放大电路的NPN型第一三极管(221)、NPN型第三三极管(224)和PNP 型第二三极管(222)，所述第一三极管(221)的基极与接收器电源(23)的负极相连、发射极与第三三极管(2M)的基极相连、集电极与接收器电源(23)的正极相连；所述第三三极管 (224)的集电极与第二三极管(222)的基极相连、发射极与接收器电源(23)的负极相连； 所述第二三极管(222)的发射极与接收器电源(23)的正极相连、集电极作为输出控制单元 (22)的输出端(223)的正极，所述输出端(223)的负极与接收器电源(23)的负极相连。
全文摘要
本发明公开了一种激光烟花点火器，它包括相互配合的激光信号发射单元(1)和激光信号接收单元(2)，激光信号接收单元(2)包括光信号接收器(21)、接收器电源(23)和用于通过其输出端(223)驱动点火头(4)点燃烟花的输出控制单元(22)，光信号接收器(21)与接收器电源(23)串联形成触发回路，输出控制单元(22)接入所述触发回路中且其输入端连接于光信号接收器(21)与接收器电源(23)之间。本发明具有安全可靠性高、抗干扰能力强、结构简单、使用方便的优点。
文档编号F23Q21/00GK102269545SQ20111016211
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者刘其城, 刘雅儒, 彭润伍 申请人:长沙理工大学