一种激光告警控制系统的制作方法

本实用新型涉及控制技术领域，尤其涉及一种激光告警控制系统。

背景技术：

基于光谱识别方式的非成像激光告警装置，通过光电探测器分割视场，从而获得激光的来袭方向；该非成像激光告警装置具有生产成本低、工艺简单、视场范围大等优点，在军事领域得到了广泛应用。

影响非成像激光告警装置性能的因素有很多，其中，控制系统占据重要地位。如何设计更好的控制系统一直是研究的难点和热点。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供一种激光告警控制系统，应用该控制系统的激光告警装置具有抗干扰能力强，虚警率低，响应速度快的特点。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

提供了一种激光告警控制系统，应用于激光告警装置，所述控制系统包括：光电探测器、电流电压转换电路、滤波电路、放大电路、电压比较电路、整形电路、控制电路、报警电路和显示器。

所述光电探测器的输出端连接所述电流电压转换电路的输入端，所述电流电压转换电路的输出端连接所述滤波电路的输入端；所述放大电路的输入端连接所述滤波电路的输出端，所述放大电路的输出端连接所述电压比较电路的输入端，所述电压比较电路的输出端连接所述整形电路的输入端；所述整形电路的输出端连接所述控制电路的输入端；所述控制电路的第一控制端连接所述报警电路；所述控制电路的第二控制端连接所述显示器。

所述电流电压转换电路包括：第一运算放大器、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻。

所述第一运算放大器的负相输入端连接所述第四电阻的第二端，所述第一运算放大器的输出端与所述第一电容的第二端、所述第二电阻的第二端和所述滤波电路的输入端相连，所述第一运算放大器的正相输入端接地；所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第一端、第四电阻的第一端和所述光电探测器的输出端相连；所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端、所述第三电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端接地。

可选的，所述第一运算放大器的型号为AD823，所述第一电容的电容值为100pF，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻的阻值分别为300KΩ、10KΩ、1 KΩ和1 KΩ。

可选的，所述滤波电路包括：第二运算放大器、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二电容和第三电容。

所述第二运算放大器的负相输入端与所述第八电阻的第二端、所述第九电阻的第二端相连，所述第二运算放大器的正相输入端与所述第三电容的第二端、所述第七电阻的第一端相连，所述第二运算放大器的输出端与所述第九电阻的第二端、第六电阻的第一端、所述放大电路的输入端相连；所述第八电阻的第一端接地；所述第六电阻的第二端与所述第五电阻的第二端、第二电容的第一端、第三电容的第一端相连；所述第五电阻的第一端连接所述电流电压转换电路的输出端，所述第二电容的第二端与所述第七电阻的第二端相连并共地。

可选的，所述第二运算放大器的型号为SGM8651XNS，所述第五电阻、所述第六电阻、所述第七电阻、所述第八电阻和所述第九电阻的阻值分别为1.6KΩ、1.6KΩ、3.2 KΩ、2 KΩ和3 KΩ，所述第二电容和所述第三电容的电容值均为4.7nF。

可选的，所述放大电路包括：第三运算放大器、第十电阻、第十一电阻和第四电容。

所述第三运算放大器的负相输入端与第十电阻的第二端、第十一电阻的第一端、第四电容的第一端相连，所述第三运算放大器的正相输入端接地，所述第三运算放大器的输出端与所述第十一电阻的第二端、所述第四电容的第二端、所述电压比较电路的输入端相连；所述第十电阻的第一端连接所述滤波电路的输出端。

可选的，所述电压比较电路包括：MAX9203比较器。

可选的，所述整形电路包括：触发器和光电隔离器，所述触发器的输入端连接所述电压比较电路的输出端，所述触发器的输出端连接所述光电隔离器的输入端，所述光电隔离器的输出端连接所述控制电路。

可选的，所述触发器的型号为54LS123，所述光电隔离器的型号为TLP421。

可选的，所述控制电路包括第一控制芯片和第二控制芯片；所述第一控制芯片与所述整形电路、所述第二控制芯片相连；所述第二控制芯片与所述报警电路、所述显示器相连。

可选的，所述第一控制芯片的型号为STM32F407ZGT6，所述第二控制芯片的型号STM32F103VDT6。

本实用新型的实施例提供了一种激光告警控制系统，应用于激光告警装置，所述控制系统包括：光电探测器、电流电压转换电路、滤波电路、放大电路、电压比较电路、整形电路、控制电路、报警电路和显示器。

所述光电探测器的输出端连接所述电流电压转换电路的输入端，所述电流电压转换电路的输出端连接所述滤波电路的输入端；所述放大电路的输入端连接所述滤波电路的输出端，所述放大电路的输出端连接所述电压比较电路的输入端，所述电压比较电路的输出端连接所述整形电路的输入端；所述整形电路的输出端连接所述控制电路的输入端；所述控制电路的第一控制端连接所述报警电路；所述控制电路的第二控制端连接所述显示器。

所述电流电压转换电路包括：第一运算放大器、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻。

所述第一运算放大器的负相输入端连接所述第四电阻的第二端，所述第一运算放大器的输出端与所述第一电容的第二端、所述第二电阻的第二端和所述滤波电路的输入端相连，所述第一运算放大器的正相输入端接地；所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第一端、第四电阻的第一端和所述光电探测器的输出端相连；所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端、所述第三电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端接地。应用该控制系统的激光告警装置具有抗干扰能力强，虚警率低，响应速度快的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种激光告警装置控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电流电压转换电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种滤波电路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种放大电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型中出现的电阻、电容的第一端、第二端仅是为了便于描述电路的连接关系，并不是对电阻、电容的结构的限定。在本文的描述中，若电阻或电容是水平设置，则第一端是指电阻或电容的左侧连接端，第二端是指电阻或电容的右侧连接端；若电阻或电容是竖直设置，则第一端是指电阻或电容的上侧连接端，第二端是指电阻或电容的下侧连接端。本实用新型实施例以及附图均以此为例进行说明。

本实用新型实施例提供了一种激光告警控制系统，应用于激光告警装置，参考图1所示，该激光告警控制系统包括：光电探测器1、电流电压转换电路2、滤波电路3、放大电路4、电压比较电路5、整形电路6、控制电路7、报警电路8和显示器9。

光电探测器1的输出端连接电流电压转换电路2的输入端，电流电压转换电路2的输出端连接滤波电路3的输入端；放大电路4的输入端连接滤波电路3的输出端，放大电路4的输出端连接电压比较电路5的输入端，电压比较电路5的输出端连接整形电路6的输入端；整形电路6的输出端连接控制电路7的输入端；控制电路7的第一控制端连接报警电路8；控制电路7的第二控制端连接显示器9。

上述报警电路可以包括：报警灯、声音报警器和烟雾报警器等。上述显示器可以是液晶显示器、OLED显示器等，这里不做具体限定。

参考图2所示，电流电压转换电路2包括：第一运算放大器21、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。

第一运算放大器21的负相输入端连接第四电阻R4的第二端，第一运算放大器21的输出端与第一电容C1的第二端、第二电阻R2的第二端和滤波电路3的输入端相连，第一运算放大器21的正相输入端接地；第一电容C1的第一端与第一电阻R1的第一端、第四电阻R4的第一端和光电探测器1的输出端相连；第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端、第三电阻R3的第一端相连，第三电阻R3的第二端接地。

当然，参考图2所示，第一运算放大器21还包括两个电源端，分别连接+5V和-5V的电源，为了稳定电源电压，在两个电源端分别连接一个0.1μF的电容。

在军事应用中，来袭激光一般分为连续激光和脉冲激光。连续激光是指输出功率恒定不变的激光，例如：驾束激光。脉冲激光是指隔一定时间输出一定脉宽和能量的激光，存在峰值功率和平均功率。

光电探测器在接收到激光信号后响应的是电流。在军事领域中，连续激光的动态范围比较低，光电探测器接收连续激光后，产生的电流也比较小，电流值范围一般从nA到几百nA。若该激光告警控制系统应用于采集连续激光，不用考虑抗饱和问题，但是要求反馈电阻值较大。而反馈电阻过大时，就会引起很大的热噪声，降低电路性能。上述电流电压转换电路采用T型电阻网络达到大阻值的要求，同时具有热噪声低的特点。上述激光告警控制系统对于连续激光（尤其是驾束激光）的探测效果更佳。应用该控制系统的激光告警装置具有抗干扰能力强，虚警率低，响应速度快的特点。

可选的，参考图2所示，第一运算放大器的型号为AD823，AD823具有极低的输入偏置电流（25pA以下），偏置电压漂移为2uV/℃，失调电压为0.8mV，双通道，低失真，是一种精密JFET输入运算放大器，非常适合微弱电流信号的采集；电容的电容值为100pF；第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的阻值分别为300KΩ、10KΩ、1 KΩ和1 KΩ。此时，反馈电阻Rf= R1(1+R2/R3)=300 KΩ*（1+10KΩ/1 KΩ）=3300KΩ。

可选的，参考图3所示，滤波电路3包括：第二运算放大器31、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二电容C2和第三电容C3。

第二运算放大器31的负相输入端与第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第二端相连，第二运算放大器31的正相输入端与第三电容C3的第二端、第七电阻R7的第一端相连，第二运算放大器31的输出端与第九电阻R9的第二端、第六电阻R6的第一端、放大电路4的输入端相连；第八电阻R8的第一端接地；第六电阻R6的第二端与第五电阻R5的第二端、第二电容C2的第一端、第三电容C3的第一端相连；第五电阻R5的第一端连接电流电压转换电路2的输出端，第二电容C2的第二端与第七电阻R7的第二端相连并共地。

参考图3所示，第一运算放大器31还包括两个电源端，分别连接+5V和-5V的电源，为了稳定电源电压，在两个电源端分别连接一个0.1μF的电容。

采集的激光频率需要根据实际要求确定。当确定好采集频率后，通过对上述第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻的阻值、第二电容和第三电容的电容值进行设定，即可满足设计要求。

可选的，参考图3所示，上述第二运算放大器的型号为SGM8651XNS，若要采集的信号频率为21kHz，则上述第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻的阻值可以分别为1.6KΩ、1.6KΩ、3.2 KΩ、2 KΩ和3 KΩ，第二电容和第三电容的电容值均为4.7nF。

可选的，参考图4所示，上述放大电路4包括：第三运算放大器41、第十电阻R10、第十一电阻R11和第四电容C4。第三运算放大器41的负相输入端（引脚2）与第十电阻R10的第二端、第十一电阻R11的第一端、第四电容C4的第一端相连，第三运算放大器41的正相输入端（引脚3）接地，第三运算放大器41的输出端与第十一电阻R11的第二端、第四电容C4的第二端、电压比较电路5的输入端相连；第十电阻R10的第一端连接滤波电路3的输出端。

可选的，参考图4所示，第三运算放大器41的型号为AD8072 ARM。该型号的运算放大器具有以下特点：供电采用±5V；低功耗时电流为3.5mA；芯片的最低功耗为0.6W；正常工作温度范围为（-40°C，+85°C）。

可选的，为了增加应用范围，参考图4所示，第十一电阻R11为可调电阻。第十电阻R10的阻值为1KΩ，第十一电阻R11的阻值为5KΩ，第四电容C4的电容值为10pF，此时的放大倍数为R11/ R10=5。在实际应用中，可以根据实际需要的放大倍数，调节R11接入电路的电阻。

可选的，上述电压比较电路包括：MAX9203比较器。该MAX9203比较器的工作温度范围为（-40°C，+85°C），正常工作电压在4.5V-5.5V ，输入偏置电流典型值为50nA，输出电压上升时间为7ns，输出高电平电压3V-3.5V，输出低电平电压小于0.4V。

通过上述电压比较电路可以将放大电路输出的激光信号转换为高（或低）TTL电平，防止系统被噪声误触发，同时有利于后续控制电路的进一步处理。

可选的，上述整形电路包括：触发器和光电隔离器，触发器的输入端连接电压比较电路的输出端，触发器的输出端连接光电隔离器的输入端，光电隔离器的输出端连接控制电路。

由于电压比较电路输出的激光信号的脉冲宽度较窄（1μs以下），不利于后续信号处理，通过上述触发器可以将上述激光信号展宽到20μs左右。同时，采用光电隔离器将模拟电路与数字电路隔开，从而确保逻辑电路与模拟电路之间的信号不会相互干扰。

可选的，上述触发器的型号可以为54LS123，上述光电隔离器的型号可以为TLP421。

可选的，为了扩展应用范围，提供更多的引脚功能，上述控制电路可以包括第一控制芯片和第二控制芯片；第一控制芯片与整形电路、第二控制芯片相连；第二控制芯片与报警电路、显示器相连。

可选的，上述第一控制芯片的型号可以为STM32F407ZGT6，上述第二控制芯片的型号可以为STM32F103VDT6。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。