一种固定调制频率的激光收发传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种传感器，具体为一种固定调制频率的激光收发传感器。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，各种新型测量方式纷纷问世，其中以激光为代表的传感器正在迅速发展。激光传感器的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光电干扰能力强等。
[0003]如公开号CN102062587A公开了 “基于激光传感器的多移动机器人位姿测定方法”，该方法使用激光传感器进行区域扫描，通过方程及计算算得机器人在全局坐标系下的参数，进而计算出机器人的中心位置坐标，计算出机器人的当前角度参数。又如公开号CN104145476A公开了 “具有加速度传感器的红外传感器以及用于运行红外传感器的方法”，用于检测红外辐射并且输出红外图像数据，以及至少一个加速度传感器。加速度传感器用于检测传感器装置的瞬时加速度，如果传感器装置的加速度超过预先给定值，那么红外图像数据从红外传感器的输出被阻止。
[0004]但上述专利存在以下不足:(I)其以矩形特征进行识别，与实物存在偏差，在复杂环境中工作时无法保证其准确性。(2)计算方式复杂，需要的数据较多，数据之间存在相互影响和干扰。(3)采集信号返回时，信号存在损失，且没有弥补方式。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种固定调制频率的激光收发传感器，能改善因环境光线对激光信号产生的影响，以提高接收信号的波形质量。
[0006]本发明所述的固定调制频率的激光收发传感器，包括至少一个激光收发电路，
所述激光收发电路包括调制发射单元和接收单元；
所述调制发射单元包括:
调制模块，用于产生固定的调制频率；
激光发射模块，按照所述调制频率产生有规律的激光信号，激光发射模块与调制模块电连接；
所述接收单元包括:
凸透镜，用于接收障碍物体漫反射产生的反射信号并对其放大；
激光接收模块，用于接收经所述凸透镜放大后的反射信号；
所述反射信号是由激光发射模块所发射的激光遇到障碍物体后所产生。
[0007]所述调制模块包括一个调压管和两个与非门，调压管的I脚接地，调压管的3脚悬空，调压管的2脚分别与两个与非门的其中一个输入端连接，两个与非门的另一个输入端分别接外部控制信号；
所述激光发射模块包括两个并排水平设置的激光管，两个激光管的I脚分别与两个与非门的输出端一一对应连接，两个激光管的3脚均接VCC。
[0008]所述激光接收模块包括一个接收管、上拉电阻和滤波电容，该接收管的I脚接VCC，其2脚经上拉电阻接VCC，其3脚接GND，其3脚还经滤波电容接VCC;
所述凸透镜通过透镜支架安装在PCB板上，且凸透镜位于接收管的正上方。
[0009]所述激光接收模块还包括LED指示灯和限流电阻，所述LED指示灯的正极接VCC，LED指示灯的负极经限流电阻后与接收管的2脚连接。
[0010]还包括PCB板;所述激光收发电路共四个，分别沿PCB板的长度间隔布置，且从PCB板的一端到另一端依次为第一激光收发电路、第二激光收发电路、第三激光收发电路、第四激光收发电路，第一激光收发电路和第二激光收发电路为一组，第三激光收发电路和第四激光收发电路为一组，且同一组的两个调制发射单元能按照预设时间间隔发射激光信号。
[0011]所述PCB板采用双面PCB板。
[0012]所述凸透镜支架为中空的管体，且管体的内径从下到上逐渐增大，该透镜支架的下端固定在PCB板上。
[0013]本发明具有以下优点:
(1)采用固定发射接收频率，对其他频率的信号有屏蔽作用，能够在光线情况复杂的环境下工作，增强了传感器输出信号的抗干扰能力；
(2)采用双层电路设计，单组发射管和接收管独立控制;相邻两组间隙工作互不影响，同一组的两个激光发射模块采用间隔(比如:2ms)发光并采集信号的模式，较同时发光的模式，避免了因信号过强出现相邻信号相互干扰的情况，减少了激光信号收发的相互窜扰；
(3)在每个接收管上加凸透镜，以增强其接收效果，通过凸透镜对接收到的微弱信号进行放大，弥补信号在传递过程的损失，保证了检测的可靠性;另外，通过凸透镜的放大作用，增加了实际测试距离;经过时适当的调试后测试距离可达1.2m以上，在实验室调试过程中，采用白色PVC材料作为反射物体，当发射光线与接收管之间成16°夹角时，传感器测试距离在80cm，也能够稳定的接收波形。
【附图说明】
[0014]图1是本发明中单个激光收发电路的原理框图；
图2是本发明的元件拼装爆炸视图；
图3是本发明中凸透镜和透镜支架的装配示意图。
[0015]图4是本发明FR-4基板蚀刻图；
图5是本发明调制发射单元的电路原理图；
图6是本发明接收单元的电路原理图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明作进一步说明:
如图1所示的固定调制频率的激光收发传感器，包括PCB板7和至少一个激光收发电路，激光收发电路数量根据需要设定。
[0017]如图1所示，每一个激光收发电路包括调制发射单元和接收单元。所述调制发射单元包括调制模块I和激光发射模块2;调制模块I用于产生固定的调制频率(比如:180kHz的方形脉冲波);激光发射模块2按照所述调制频率产生有规律的激光信号，激光发射模块2与调制模块I电连接。接收单元包括凸透镜4和激光接收模块3;凸透镜4用于接收障碍物体漫反射产生的反射信号并对其放大;激光接收模块3用于接收经所述凸透镜4放大后的反射信号;所述反射信号是由激光发射模块2所发射的激光遇到障碍物体后所产生。
[0018]如图2和图4所示，以下以激光收发电路共四个为例对本发明进行说明:四个激光收发电路分别沿PCB板7的长度间隔布置，且从PCB板7的一端到另一端依次为第一激光收发电路9、第二激光收发电路10、第三激光收发电路11、第四激光收发电路12，且将第一激光收发电路9和第二激光收发电路10为一组，第三激光收发电路11和第四激光收发电路12为一组，且同一组的两个调制发射单元能按照预设时间间隔(比如:2ms)发射激光信号。
[0019]如图4和图5所示，同一组的两个调制发射单元中的四个与非门集成在一个二输入四与非门集成电路(型号为74LS00)芯片中。其中，集成芯片Ul包含:与非门Ul-Α、与非门Ul-B、与非门U1-C、与非门U1-D;集成芯片U2包含:与非门U2-A、与非门U2-B、与非门U2-C、与非门U2-D。
[0020]如图5所示，第一激光收发电路9的调制模块I包括一个调压管D7，以及与非门反相器中的与非门Ul-A和与非门Ul-Β，调压管D7的I脚经电阻Rll接地，调压管D7的3脚悬空，调压管D7的2脚与非门反相器的I脚和4脚连接，与非门反相器的2脚和5脚分别接外部控制信号C0N1。第一激光收发电路9的激光发射模块2包括两个并排水平设置的激光管6，分别为激光管D13和激光管D14，激光管D13的I脚和激光管D14的I脚分别与与非门反相器中3脚和6脚一一对应连接，激光管D13的3脚和激光管D14的3脚均接VCC。
[0021]如图5所示，第二激光收发电路10的调制模块I包括一个调压管D8，以及与非门反相器中的与非门Ul-C和与非门Ul-D，调压管D8的I脚经电阻R12接地，调压管D8的3脚悬空，调压管D8的2脚与非门反相器的9脚和12脚连接，与非门反相器的10脚和13脚分别接外部控制信号C0N2。第二激光收发电路10的激光发射模块2包括两个并排水平设置的激光管6，分别为激光管D15和激光管D16，激光管D15的I脚和激光管D16的I脚分别与与非门反相器中3脚和6脚一一对应连接，激光管Dl 5的3脚和激光管Dl 6的3脚均接VCC。
[0022]如图5所示，第三激光收发电路11的调制模块I包括一个调压管D5，以及与非门反相器中的与非门U2-A和与非门U2-B，调压管D5的I脚经电阻R9接地，调压管D5的3脚悬空，调压管D5的2脚与非门反相器的I脚和4脚连接，与非门反相器的2脚和5脚分别接外部控制信号C0N1。第三激光收发电路11的激光发射模块2包括两个并排水平设置的激光管6，分别为激光管D9和激光管D10，激光管D9的I脚和激光管DlO的I脚分别与与非门反相器中3脚和6脚一一对应连接，激光管D9的3脚和激光管Dl O的3脚均接VCC。
[0023]如图5所示，第四激光收发电路12的调制模块I包括一个调压管D6，