专利名称：一种制冷红外热像仪及其电源管理方法
技术领域：
本发明涉及一种制冷红外热像仪及其电源管理方法，特别是一种支持热插拔的小型化制冷红外热像仪，属于红外热成像技术领域。其中，电源管理方法涉及有外供电时及无外供电时的供电方法、有外供电 时的外电源热插拔方法、还有外电池热插拔方法及外电池切换方法。
背景技术：
信息搜集是信息化战争的重要组成部分，决定了对抗局面的走向。由于红外热像仪具备灵活性好、隐蔽性强等优点，单人侦察逐步成为野外信息搜集的重要手段。在单人侦察装备中，红外热像仪具有被动成像、抗干扰性强、可昼夜观测的特点，非常适合单人侦察，成为单人侦察的主要侦察装备。根据其应用特点，适用于单人侦察的红外热像仪应具备便携性好、连续工作时间长、功能性强等特点。为了满足这些需求，在相当长的一段时间里，单人侦察领域主要采用非制冷红外热像仪，因为其体积相对较小，功耗也较低。而制冷红外热像仪的体积相对较大，功耗较高，这就对制冷红外热像仪的结构设计、电路设计和电源管理提出了更高的要求。然而，制冷红外热像仪具有更好的灵敏度和响应速度，性能指标远远高于非制冷红外热像仪，能够大幅提升单人侦察的效果和应用价值。因此，有必要开发便携性好且连续工作时间长的制冷红外热像仪，以应用于单人侦察领域。制冷红外热像仪的电源管理，涉及制冷机供电、成像电路组件的供电、GPS供电、显示模块供电、调焦供电、电源间切换和充放电管理，对设备的工作时间、操作性、电磁特性的影响较大。同时，为保持热像仪连续不间断工作，更换电池或外供电时必须支持热插拔。中国专利201020209503. 7《一种手持式制冷热像仪》涉及了手持式制冷红外热像仪的光学系统小型化设计，但没有涉及其供电方式和电源管理方法的内容。中国专利200510132973. I《红外热像仪》涉及了一种小型化非制冷红外热像仪的存储方法、显示方法和通信方法，也未涉及其电源管理方法。因而，这就要求必须开发一种支持电源热切换和热插拔，在电池耗尽时无需关机，且具备实时电源监控以及电源输出过流过压保护的制冷红外热像仪，以满足单兵侦察对于红外热像侦察设备的应用需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，解决现有技术的制冷红外热像仪无法实现热插拔和热切换的问题，在电池耗尽时无需关机，保证了不间断对目标进行侦察和监控；能够实时监控电池电量和外供电电压，全关机后电路板无待机电流，延长电池工作时间和寿命；电源输出过流过压、短路保护以及电池互充反充保护；采用隔离输出，从而减小相互之间的干扰和无效功耗。是具有体积小、功耗低、抗电磁干扰能力强、能长时间连续工作的制冷红外热像仪及其电源管理方法。本发明的一种制冷红外热像仪技术方案是
一种制冷红外热像仪，其特征在于，它包括红外光学系统、制冷红外探测器组件、成像电路组件、电源管理组件、GPS模块和显示模块以及控制面板；所述的红外光学系统之后连接一个包括有焦平面红外探测器和制冷机的制冷红外探测器组件；焦平面红外探测器除分别与红外光学系统以及制冷机连接，还与成像电路组件连接；该成像电路组件还分别与GPS模块、显示模块、控制面板连接；所述电源管理组件分别与红外光学系统、制冷机、成像电路组件、GPS模块以及显示模块和控制面板连接。在上述方案的基础上进一步的技术方案是
所述的制冷红外热像仪，其电源管理组件包含一个电源管理电路、一个充电电路、一个内电池、一个外电池和一个外供电接口 ；外供电接口与电源管理电路连接；充电电路的输入端连接外供电，输出端分别与内电池和外电池及电源管理电路连接；外电池的输入端与充电电路连接，输出端与电源管理电路连接；内电池的输入端与充电电路连接，输出端和电源管理电路连接；电源管理电路的输入端除了与内电池、外电池和外供电接口连接外，还与 控制面板连接，输出端分别与红外光学系统、制冷机、成像电路组件、GPS模块和显示模块连接。所述的制冷红外热像仪，其单片机分别直接与G2隔离、开关中断、AD窗口采样中断以及外电池热插拔中断连接；G2隔离与连接有电压转换模块的检流检压模块连接；以充电电路与相应元器件的连接来表述第一路顺序连接有D4 二极管、K3开关、D5 二极管及检流检压模块；第二路顺序连接的是D2 二极管、D8 二极管、Kl开关、Al比较器、Gl隔离、开关中断；第三路顺序连接的是由Kl开关连接Dl 二极管再连接检流检压模块；第四路顺序连接的是由D2 二极管与K2开关、D3 二极管再与检流检压模块连接；第五路是通过分压电阻与检流检压模块连接；内电池输入端与充电电路连接，输出端分别与D2 二极管负极、D8 二极管正极、以及K2开关连接；外电池输入端与充电电路连接，输出端分别与D4二极管负极、D9 二极管正极连接，还通过K3开关、A2比较器、G3隔离与外电池热插拔中断连接，A2比较器还与D5 二极管连接；外供电接口与D6 二极管和D7 二极管的正极连接，还通过A3比较器、G4隔离及AD窗口采样中断与单片机连接；D1 二极管、D3 二极管、D5 二极管、D6 二极管负极连通，并与检流检压模块连接；D7 二极管、D8 二极管和D9 二极管负极连通，并与Kl开关连接。一种应用于本发明制冷红外热像仪的有外供电时的供电方法技术方案是其制冷红外热像仪包括红外光学系统、制冷红外探测器组件、成像电路组件、电源管理组件、GPS模块和显示模块以及控制面板；所述制冷红外热像仪在有外供电时的供电方法包括如下步骤
al、外供电由外供电接口进入电源管理电路，在电源管理电路中依次经过D6 二极管、检流检压模块和电压转换模块后，转换为其它各个部件所规定的电压值，用于为除了制冷机以外的其它各个部件上电；
bl、K2开关和K3开关均关闭，内电池和外电池均不供电；
Cl、在关机状态下，通过控制面板按下Kl开关，若按键时间持续超过2秒，则外供电依次通过D7 二极管、Kl开关、Al比较器、Gl隔离和开关中断，并激活开关中断。dl、开关中断发送信号至单片机，将所述的制冷红外热像仪开机； el、单片机控制开始给制冷机供电；
H、制冷过程结束后，所述的制冷红外热像仪开始正常工作；gl、开机状态下按下Kl开关，触发开关中断并开始计时，若超过2秒，则关机；若小于2秒，则解读为一次菜单退出命令。一种应用于本发明制冷红外热像仪的无外供电时的供电方法技术方案是其制冷红外热像仪包括红外光学系统、制冷红外探测器组件、成像电路组件、电源管理组件、GPS模块和显示模块以及控制面板；所述制冷红外热像仪在无外供电时的供电方法包括如下步骤
a2、关机状态下通过控制面板按下Kl开关，若按键时间超过2s秒，开启K2开关和K3开关;
b2、内电池给各个部件供电并开机；
c2、开机后检测到有外电池后，关闭Kl开关停止内电池供电，切换到外电池供电； d2、若无外电池则继续由内电池供电；
e2、制冷过程结束后，所述的制冷红外热像仪开始正常工作；
f2、开机状态下按下Kl开关，触发开关中断并开始计时，按下按键持续2秒后关闭K2开关和K3开关，停止内电池和外电池供电，彻底关机；若小于2秒，解读为一次菜单退出命令。一种应用于本发明制冷红外热像仪的外电源热插拔方法技术方案是其制冷红外热像仪包括红外光学系统、制冷红外探测器组件、成像电路组件、电源管理组件、GPS模块和显示模块以及控制面板；所述制冷红外热像仪在有外供电时的外电源热插拔方法包括如下步骤
a3、有外供电的开机状态下，断开外供电，触发AD窗口采样中断； b3、单片机开启K2开关和K3开关由内电池供电；
c3、稳定后，若检测到有外电池后，关闭K2开关停止内电池供电，由外电池供电；若无，则继续由内电池供电；
d3、插入外供电，外供电依次通过A3比较器和G4隔离，触发AD窗口采样中断；e3、单片机关闭K2开关和K3开关，停止电池供电，切换到外电源供电；f3、外电源供电降低到20. IV以下，等同于断开外供电；升高到20. IV以上，等同于插入外供电。一种用于本发明制冷红外热像仪的外电池热插拔方法技术方案是其制冷红外热像仪包括红外光学系统、制冷红外探测器组件、成像电路组件、电源管理组件、GPS模块和显示模块以及控制面板；所述制冷红外热像仪外电池热插拔方法包括如下步骤
a4、开机状态下，断开外电池，触发外电池热插拔中断； b4、单片机开启K2开关，切换到内电池供电； c4、插入外电池，触发外电池热插拔中断；
d4、单片机开启K3开关，稳定后关闭K2开关，由外电池供电并关闭内电池供电。一种应用于本发明制冷红外热像仪的内外电池切换方法技术方案是其制冷红外热像仪包括红外光学系统、制冷红外探测器组件、成像电路组件、电源管理组件、GPS模块和显示模块以及控制面板；所述制冷红外热像仪内外电池切换方法包括如下步骤
a5、开机且外电池供电状态下，K3开关一直保持为开启；
b5、断开外电池或外电池电量下降到20%时，开启K2开关由内电池供电；c5、由D5 二极管反向截止外电池供电，切换到内电池303供电；
d5、插入外电池，且容量大于20%，关闭Kl开关停止内电池供电，切换到外电池供电；
e5、在内电池单独供电状态下，若其容量下降到20%，30秒报警后关机。对本发明制冷红外热像仪部分结构原理和作用效果说明如下 红外光学系统位于制冷红外探测器组件之前，将红外辐射聚焦到焦平面红外探测器的靶面上，并与电源管理组件连接；焦平面红外探测器将红外辐射转换为模拟电信号，它分别与制冷机和成像电路组件连接；制冷机用于提供焦平面红外探测器工作所需要的低温环境，它分别与焦平面红外探测器和电源管理模块连接；成像电路组件分别与焦平面红外探测器、电源管理组件、GPS模块、显示模块和控制面板连接，用于接受焦平面红外探测器生成的模拟电信号，并完成AD转换、数据合成排序、非均匀校正、图像增强，图像信号生成、GPS信号处理以及人机操控功能；此外，生成偏置电压和时序信号提供焦平面红外探测器使用；电源管理组件分别与红外光学系统、制冷机、成像电路组件、GPS模块、显示模块以及控制面板连接，用于对红外光学系统、制冷机、成像电路组件、GPS模块和显示模块供电，并实现电源切换、充放电管理等功能；GPS模块与电源管理组件和成像电路组件连接，用以接受GPS信号并发送到成像电路组件中进行处理，从而提供所述制冷红外热像仪的经度和纬度坐标；显示模块与成像电路组件和电源管理组件连接，用以接受成像电路组件发送的图像信号和经度纬度坐标，并将图像和坐标显示在屏幕上，以供使用者观察；控制面板与成像电路组件和电源管理组件连接，用以实现使用者对所述制冷红外热像仪的操作控制；根据制冷红外热像仪的工作特点设计的这种电源拓扑结构，内电池与外电池和外供电之间智能自动切换，在插拔外电池和外电源时保证红外传感器不间断工作。同时，由于主要面向便携红外热像仪应用，因此集成充电电路，外供电源同时为电源管理电路和充电电路供电。与现有技术相比，本发明具有显著的技术效果，主要表现在
1、更换电池或外电池供电时，支持热切换和热插拔，在电池耗尽时无需关机，保证了这种制冷红外热像仪能够长时间连续工作，不间断对目标进行侦察和监控；
2、本发明能够实时监控电池电量和外供电电压，实现外供电、内电池和外电池切换，保护电池；
3、全关机后电路板无待机电流，延长电池工作时间和寿命；
4、该设计具有外电源输入过压、欠压、浪涌和反接保护，三路电源输出过流、过热和连续短路保护，电池过放、互充和反充保护；
5、采用隔离输出，从而减小相互之间的干扰和无效功耗。
图I是本发明的制冷红外热像仪下壳体结构示意 图2是本发明的制冷红外热像仪上壳体结构示意 图3是本发明的制冷红外热像仪的工作原理示意 图4是本发明的电源管理组件工作原理示意 图5是本发明的电源管理电路工作原理示意图。
具体实施方式
下面根据结合附图和具体实施示例对本发明作进一步说明。以下实施例1、2，如图1、2、3、4、5所示，是本发明一种制冷红外热像仪实施例。实施例I :
为一种制冷红外热像仪的基本实施例。一种制冷红外热像仪，它包括红外光学系统101、制冷红外探测器组件102、成像电路组件103、电源管理组件300、GPS模块201和显示模块202以及控制面板203 ;所述的红外光学系统101之后连接一个包括有焦平面红外探测器102. I和制冷机102. 2的制冷红外探测器组件102 ;焦平面红外探测器102. I除分别与红外光学系统101以及制冷机102. 2连接，还与成像电路组件103连接；该成像电路组件103还分别与GPS模块201、显示模块202、控制面板203连接；所述电源管理组件300分别与红外光学系统101、制冷机102. 2、成像电路组件103、GPS模块201以及显示模块202和控制面板203连接。
如图3所示，对制冷红外热像仪的工作原理及步骤做说明如下
1、操作控制面板203，从而打开电源管理模块300，将所述的制冷红外热像仪开机；
2、开机后，电源管理组件300分别对红外光学系统101、制冷机102.2、成像电路组件103、GPS模块201和显示模块202供电；
3、制冷机102.2将焦平面红外探测器102. I的温度降低到77K，以满足焦平面红外探测器102. I的工作需求；
4、红外光学系统101接受红外辐射，并将红外辐射聚焦到焦平面红外探测器102.I的靶面上；
5、焦平面红外探测器102.I将红外辐射转换为模拟电信号，并发送到成像电路组件103当中；
6、GPS模块201接受GPS信号，并将其发送到成像电路组件103当中；
7、成像电路组件103将接受到的模拟电信号转换为数字信号，完成数据合成排序、非均匀校正、图像增强功能，并将处理后的数字信号转换为模拟图像信号；同时，成像电路组件103接受并处理GPS模块201发送的GPS信号；然后，成像电路组件103将模拟图像信号和处理后的GPS信号发送到显示模块202中；此外，成像电路组件103还生成偏置电压和时序信号提供焦平面红外探测器102. I使用；
8、显示模块202接收模拟图像信号和GPS信号，将红外图像以及所述制冷红外热像仪所处的经度与纬度坐标显示出来。9、若显示模块202显示的红外图像并不清晰，操作控制面板203 ;控制面板203发送控制信号到电源管理组件300 ;然后电源管理组件300对红外光学系统101供电，并驱动红外光学系统101完成调焦动作，直至图像清晰。实施例2
是在实施例I基础上进一步的实例。如图3所示,所述的电源管理组件300包含一个电源管理电路301、一个充电电路302、一个内电池303、一个外电池304和一个外供电接口305 ;外供电接口 305与电源管理电路301连接；充电电路302的输入端连接外供电，输出端分别与内电池303和外电池304及电源管理电路301连接；外电池304的输入端与充电电路302连接，输出端与电源管理电路301连接；内电池303的输入端与充电电路302连接，输出端和电源管理电路301连接；电源管理电路301的输入端除了与内电池303、外电池304和外供电接口 305连接外，还与控制面板203连接，输出端分别与红外光学系统101、制冷机102. 2、成像电路组件103、GPS模块201和显示模块202连接。如图5所示，所述的电源管理电路301包括单片机301. I、检流检压模块301. 2、电压转换模块301. 3、开关中断301. 4、外电池热插拔中断301. 5,AD窗口采样中断301. 6,Kl开关301. 7、K2开关301. 8、K3开关 301. 9,Al 比较器 301. 10、A2 比较器 301. 11、A3 比较器 301. 12,Gl 隔离 301. 13、G2 隔离 301. 14、G3 隔离 301. 15、G4 隔离 301. 16、分压电阻 301. 17、Dl 二极管 301. 18、D2 二极管 301. 19、D3 二极管 301. 20、D4 二极管 301. 21、D5 二极管 301. 22、D6 二极管 301. 23、D7二极管301. 24、D8 二极管301. 25和D9 二极管301. 26。图5中单片机301. I分别直接与G2隔离301. 14、开关中断301. 4、AD窗口采样中断301. 6以及外电池热插拔中断301. 5连接；G2隔离301. 14与连接有电压转换模块301. 3的检流检压模块301. 2连接；以充电电路302与相应元器件的连接来表述第一路顺序连接有D4 二极管301. 21、K3开关301. 9、D5二极管301. 22及检流检压模块301. 2 ;第二路顺序连接的是D2 二极管301. 19、D8 二极管301. 25, Kl开关301. 7, Al比较器301. 10, Gl隔离301. 13、开关中断301. 4 ;第三路顺序连接的是由Kl开关301. 7连接Dl 二极管301. 18再连接检流检压模块301. 2 ;第四路顺序连接的是由D2 二极管301. 19与K2开关301. 8、D3 二极管301. 20再与检流检压模块301. 2连接；第五路是通过分压电阻301. 17与检流检压模块301. 2连接；内电池303输入端与充电电路302连接，输出端分别与D2 二极管301. 19负极、D8 二极管301. 25正极、以及K2开·关301. 8连接；外电池304输入端与充电电路302连接，输出端分别与D4 二极管301. 21负极、D9 二极管301. 26正极连接，还通过K3开关301. 9、A2比较器301. 11、G3隔离301. 15与外电池热插拔中断301. 5连接，A2比较器301. 11还与D5 二极管301. 22连接；外供电接口 305与D6 二极管301. 23和D7 二极管301. 24的正极连接，还通过A3比较器301. 12、G4隔离301. 16及AD窗口采样中断301. 6与单片机301. I连接；D1 二极管301. 18、D3 二极管301. 20、D5 二极管301. 22、D6 二极管301. 23负极连通，并与检流检压模块301. 2连接；D7二极管301. 24、D8 二极管301. 25和D9 二极管301. 26负极连通，并与Kl开关301. 7连接。以下是本发明制冷红外热像仪电源管理方法的实施例。实施例3
是一种应用于本发明制冷红外热像仪的有外供电时的供电方法的实施例所述方法其制冷红外热像仪包括红外光学系统101、制冷红外探测器组件102、成像电路组件103、电源管理组件300、GPS模块201和显示模块202以及控制面板203 ;所述制冷红外热像仪在有外供电时的供电方法包括如下步骤
al、外供电由外供电接口 305进入电源管理电路301，在电源管理电路301中依次经过D6 二极管301. 23、检流检压模块301. 2和电压转换模块301. 3后，转换为其它各个部件所规定的电压值，用于为除了制冷机102. 2以外的其它各个部件上电；
bl、K2开关301. 8和K3开关301. 9均关闭，内电池303和外电池304均不供电；
Cl、在关机状态下，通过控制面板203按下Kl开关301. 7，若按键时间持续超过2秒，则外供电依次通过D7 二极管301. 24,Kl开关301.7、A1比较器301. 10,Gl隔离301. 13和开关中断301. 4，并激活开关中断301. 4 ;
dl、开关中断301. 4发送信号至单片机301. 1，将所述的制冷红外热像仪开机； el、单片机301. I控制开始给制冷机102. 2供电；H、制冷过程结束后，所述的制冷红外热像仪开始正常工作；
gl、开机状态下按下Kl开关301. 7，触发开关中断301. 4并开始计时，若超过2秒，则关机；若小于2秒，则解读为一次菜单退出命令。实施例4
是一种应用于本发明制冷红外热像仪的无外供电时的供电方法实施例其制冷红外热像仪包括红外光学系统101、制冷红 外探测器组件102、成像电路组件103、电源管理组件300,GPS模块201和显示模块202以及控制面板203 ;所述制冷红外热像仪在无外供电时的供电方法包括如下步骤
a2、关机状态下通过控制面板203按下Kl开关301. 7，若按键时间超过2s秒，开启K2开关301. 8和K3开关301. 9 ；
b2、内电池303给各个部件供电并开机；
c2、开机后检测到有外电池304后，关闭Kl开关301. 7停止内电池303供电，切换到外电池304供电；
d2、若无外电池304则继续由内电池303供电；
e2、制冷过程结束后，所述的制冷红外热像仪开始正常工作；
f2、开机状态下按下Kl开关301. 7，触发开关中断301. 4并开始计时，按下按键持续2秒后关闭K2开关301. 8和K3开关301. 9，停止内电池303和外电池304供电，彻底关机；若小于2秒，解读为一次菜单退出命令。实施例5
是一种应用于本发明制冷红外热像仪的外电源热插拔方法的实施例其制冷红外热像仪包括红外光学系统101、制冷红外探测器组件102、成像电路组件103、电源管理组件300、GPS模块201和显示模块202以及控制面板203 ;所述制冷红外热像仪在有外供电时的外电源热插拔方法包括如下步骤
a3、有外供电的开机状态下，断开外供电，触发AD窗口采样中断301. 6 ;b3、单片机开启K2开关301. 8和K3开关301.9由内电池303供电；c3、稳定后，若检测到有外电池304后，关闭K2开关301. 8停止内电池303供电，由外电池304供电；若无，则继续由内电池303供电；
d3、插入外供电，外供电依次通过A3比较器301. 12和G4隔离301. 16，触发AD窗口采样中断301. 6 ；
e3、单片机关闭K2开关301. 8和K3开关301. 9，停止电池供电，切换到外电源供电；f3、外电源供电降低到20. IV以下，等同于断开外供电；升高到20. IV以上，等同于插入外供电。实施例6
是一种用于本发明制冷红外热像仪的外电池热插拔方法的实施例其制冷红外热像仪包括红外光学系统101、制冷红外探测器组件102、成像电路组件103、电源管理组件300、GPS模块201和显示模块202以及控制面板203 ;所述制冷红外热像仪外电池热插拔方法包括如下步骤
a4、开机状态下，断开外电池304，触发外电池热插拔中断301. 5 ; b4、单片机301. I开启K2开关301. 8，切换到内电池303供电；c4、插入外电池304，触发外电池热插拔中断301. 5 ；
d4、单片机301. I开启K3开关301. 9，稳定后关闭K2开关301. 8，由外电池304供电并关闭内电池303供电。实施例I
是一种应用于本发明制冷红外热像仪的内外电池切换方法的实施例其制冷红外热像仪包括红外光学系统101、制冷红外探测器组件102、成像电路组件103、电源管理组件300、GPS模块201和显示模块202以及控制面板203 ;所述制冷红外热像仪内外电池切换方法包括如下步骤
a5、开机且外电池304供电状态下，K3开关301. 9 一直保持为开启；b5、断开外电池304或外电池304电量下降到20 %时，开启K2开关301. 8由内电池303供电；· c5、由D5 二极管301. 22反向截止外电池304供电，切换到内电池303供电；d5、插入外电池304，且容量大于20%，关闭Kl开关301. 7停止内电池303供电，切换到外电池304供电；
e5、在内电池303单独供电状态下，若其容量下降到20%，30秒报警后关机。本发明的权利要求保护范围不限于上述实施例。
权利要求
1.ー种制冷红外热像仪，其特征在于，它包括红外光学系统(101)、制冷红外探测器组件(102)、成像电路组件(103)、电源管理组件(300)、GPS模块(201)和显示模块(202)以及控制面板(203);所述的红外光学系统(101)之后连接ー个包括有焦平面红外探測器(102. I)和制冷机(102. 2)的制冷红外探测器组件(102);焦平面红外探測器(102. I)除分别与红外光学系统(101)以及制冷机(102. 2)连接，还与成像电路组件(103)连接；该成像电路组件(103 )还分别与GPS模块(201)、显示模块(202 )、控制面板(203 )连接；所述电源管理组件(300)分别与红外光学系统(101 )、制冷机(102. 2)、成像电路组件(103),GPS模块(201)以及显示模块(202)和控制面板(203)连接。
2.根据权利要求I所述的制冷红外热像仪，其特征在于，所述的电源管理组件(300)包含一个电源管理电路(301)、ー个充电电路(302)、一个内电池(303)、 一个外电池(304)和一个外供电接ロ(305);外供电接ロ(305)与电源管理电路(301)连接；充电电路(302)的输入端连接外供电，输出端分别与内电池(303)和外电池(304)及电源管理电路(301)连接；外电池(304)的输入端与充电电路(302)连接，输出端与电源管理电路(301)连接；内电池(303)的输入端与充电电路(302)连接，输出端和电源管理电路(301)连接；电源管理电路(301)的输入端除了与内电池(303)、外电池(304)和外供电接ロ(305)连接外，还与控制面板(203)连接，输出端分别与红外光学系统(101)、制冷机(102. 2)、成像电路组件(103)、GPS模块(201)和显示模块(202)连接。
3.根据权利要求I或2所述的制冷红外热像仪，其特征在于，单片机(301.I)分别直接与G2隔离(301. 14)、开关中断(301. 4)、AD窗ロ采样中断(301. 6)以及外电池热插拔中断(301. 5)连接；G2隔离(301. 14)与连接有电压转换模块(301. 3)的检流检压模块(301. 2)连接；以充电电路(302)与相应元器件的连接来表述第一路顺序连接有D4 ニ极管(301. 21)、K3开关(301. 9)、D5 ニ极管(301. 22)及检流检压模块(301. 2);第二路顺序连接的是 D2 ニ极管(301. 19)、D8 ニ极管(301. 25), Kl 开关(301. 7)、A1 比较器(301. 10), Gl隔离(301. 13)、开关中断(301. 4);第三路顺序连接的是由Kl开关(301. 7)连接Dl ニ极管(301. 18)再连接检流检压模块(301. 2);第四路顺序连接的是由D2 ニ极管(301. 19)与K2开关(301.8)、D3 ニ极管(301. 20)再与检流检压模块(301. 2)连接；第五路是通过分压电阻(301. 17)与检流检压模块(301. 2)连接；内电池(303)输入端与充电电路(302)连接，输出端分别与D2 ニ极管(301. 19)负极、D8 ニ极管(301. 25)正极、以及K2开关(301. 8)连接；外电池(304)输入端与充电电路(302)连接，输出端分别与D4 ニ极管(301. 21)负极、D9 ニ极管(301. 26)正极连接，还通过K3开关(301.9)、A2比较器(301. 11)、G3隔离(301. 15)与外电池热插拔中断(301. 5)连接，A2比较器(301. 11)还与D5 ニ极管(301. 22)连接；外供电接ロ(305)与D6 ニ极管(301. 23)和D7 ニ极管(301. 24)的正极连接，还通过A3比较器(301. 12)、G4隔离(301. 16)及AD窗ロ采样中断(301. 6)与单片机(301. I)连接；D1 ニ极管(301. 18)、D3 ニ极管(301. 20)、D5 ニ极管(301. 22)、D6 ニ极管(301. 23)负极连通，并与检流检压模块(301. 2)连接；D7 ニ极管(301. 24)、D8 ニ极管(301. 25)和D9 ニ极管(301. 26)负极连通，并与Kl开关(301. 7)连接。
4.ー种应用于上述任ー权利要求所述制冷红外热像仪的有外供电时的供电方法,其特征在于，制冷红外热像仪包括红外光学系统(101)、制冷红外探测器组件(102)、成像电路组件(103)、电源管理组件(300)、GPS模块(201)和显示模块(202)以及控制面板(203);所述制冷红外热像仪在有外供电时的供电方法包括如下步骤 al、外供电由外供电接口(305)进入电源管理电路(301 )，在电源管理电路(301)中依次经过D6 二极管(301. 23)、检流检压模块(301. 2)和电压转换模块(301. 3)后，转换为其它各个部件所规定的电压值，用于为除了制冷机(102. 2)以外的其它各个部件上电； bl、K2开关(301. 8)和K3开关(301. 9)均关闭，内电池(303)和外电池(304)均不供电； Cl、在关机状态下，通过控制面板(203)按下Kl开关(301. 7)，若按键时间持续超过2秒，则外供电依次通过D7 二极管(301. 24)、Kl开关(301. 7)、Al比较器(301. 10)、Gl隔离(301. 13)和开关中断(301. 4)，并激活开关中断(301. 4)； dl、开关中断(301. 4)发送信号至单片机(301. I)，将所述的制冷红外热像仪开机； el、单片机(301. I)控制开始给制冷机(102. 2)供电；·· H、制冷过程结束后，所述的制冷红外热像仪开始正常工作； gl、开机状态下按下Kl开关(301. 7)，触发开关中断(301. 4)并开始计时，若超过2秒，则关机；若小于2秒，则解读为一次菜单退出命令。
5.—种应用于上述任一权利要求所述制冷红外热像仪的无外供电时的供电方法,其特征在于，制冷红外热像仪包括红外光学系统(101)、制冷红外探测器组件(102)、成像电路组件(103)、电源管理组件(300),GPS模块(201)和显示模块(202)以及控制面板(203);所述制冷红外热像仪在无外供电时的供电方法包括如下步骤 a2、关机状态下通过控制面板(203)按下Kl开关(301. 7)，若按键时间超过2s秒，开启K2 开关(301. 8)和 K3 开关(301. 9)； b2、内电池(303)给各个部件供电并开机； c2、开机后检测到有外电池(304)后，关闭Kl开关(301. 7)停止内电池(303)供电，切换到外电池(304)供电； d2、若无外电池(304)则继续由内电池(303)供电； e2、制冷过程结束后，所述的制冷红外热像仪开始正常工作； f2、开机状态下按下Kl开关(301. 7)，触发开关中断(301. 4)并开始计时，按下按键持续2秒后关闭K2开关(301. 8)和K3开关(301. 9)，停止内电池(303)和外电池(304)供电，彻底关机；若小于2秒，解读为一次菜单退出命令。
6.一种应用于上述任一权利要求所述制冷红外热像仪的外电源热插拔方法，其特征在于，制冷红外热像仪包括红外光学系统(101)、制冷红外探测器组件(102)、成像电路组件(103)、电源管理组件(300)、GPS模块(201)和显示模块(202)以及控制面板(203);所述制冷红外热像仪在有外供电时的外电源热插拔方法包括如下步骤 a3、有外供电的开机状态下，断开外供电，触发AD窗口采样中断(301. 6 );b3、单片机开启K2开关(301. 8)和K3开关(301. 9)由内电池(303)供电；c3、稳定后，若检测到有外电池(304 )后，关闭K2开关(301. 8 )停止内电池(303 )供电，由外电池(304)供电；若无，则继续由内电池(303)供电； d3、插入外供电，外供电依次通过A3比较器(301. 12)和G4隔离(301. 16)，触发AD窗口采样中断(301. 6)； e3、单片机关闭K2开关(301. 8)和K3开关(301. 9)，停止电池供电，切换到外电源供电； f3、外电源供电降低到20. IV以下，等同于断开外供电；升高到20. IV以上，等同于插入外供电。
7.ー种应用于上述任ー权利要求所述制冷红外热像仪的外电池热插拔方法，其特征在于，制冷红外热像仪包括红外光学系统(101)、制冷红外探测器组件(102)、成像电路组件(103)、电源管理组件(300)、GPS模块(201)和显示模块(202)以及控制面板(203);所述制冷红外热像仪外电池热插拔方法包括如下步骤 a4、开机状态下，断开外电池(304 )，触发外电池热插拔中断(301. 5 ); b4、单片机(301. I)开启K2开关(301. 8)，切换到内电池(303)供电； c4、插入外电池(304)，触发外电池热插拔中断(301. 5)； d4、单片机(301. I)开启K3开关(301. 9)，稳定后关闭K2开关(301. 8)，由外电池(304)供电并关闭内电池(303)供电。
8.ー种应用于上述任ー权利要求所述制冷红外热像仪的内外电池切換方法，其特征在于，制冷红外热像仪包括红外光学系统(101)、制冷红外探测器组件(102)、成像电路组件(103)、电源管理组件(300)、GPS模块(201)和显示模块(202)以及控制面板(203);所述制冷红外热像仪内外电池切換方法包括如下步骤 a5、开机且外电池(304 )供电状态下，K3开关(301. 9 ) —直保持为开启；b5、断开外电池(304)或外电池(304)电量下降到20%时，开启K2开关(301. 8)由内电池(303)供电； c5、由D5 ニ极管(301. 22)反向截止外电池(304)供电，切换到内电池303供电；d5、插入外电池(304)，且容量大于20 %，关闭Kl开关(301. 7 )停止内电池(303 )供电，切换到外电池(304)供电； e5、在内电池(303 )单独供电状态下，若其容量下降到20 %，30秒报警后关机。
全文摘要
本发明涉及一种制冷红外热像仪及其电源管理方法，包括红外光学系统、制冷红外探测器组件、成像电路组件、电源管理组件、GPS模块和显示模块以及控制面板；红外光学系统之后连接一个包括有焦平面红外探测器和制冷机的制冷红外探测器组件；成像电路组件还分别与GPS模块、显示模块、控制面板连接；电源管理组件分别与红外光学系统、制冷机、成像电路组件、GPS模块以及显示模块和控制面板连接。本发明的优点是支持电源热切换和热插拔，保证不间断对目标进行侦察和监控；实时监控电池电量和外供电电压，全关机后电路板无待机电流，延长电池工作时间和寿命；电源输出过流过压、短路保护以及电池互充反充保护；采用隔离输出，从而减小相互之间的干扰和无效功耗。
文档编号H02J7/36GK102735346SQ20121024438
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者张智杰, 洪普, 潘德彬, 王晨晟, 郭晓东 申请人:中国船舶重工集团公司第七一七研究所