无线便携式光信号检测器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种无线便携式光信号检测器，其包括：带密封盖的封闭容器；固定设置在封闭容器中的导光筒，该导光筒的一末端为开口，另一相对末端为具有透光孔的筒底，在导光筒的开口与筒底之间依次设有透镜及滤光片；设置在封闭容器底部的控制电路板，该控制电路板上设有光电转换控制电路，其包括光电二极管、控制器、依次连接在光电二极管的负极与控制器的一个I/O端口之间的前置放大电路和次级放大电路以及与控制器相连的无线通信电路。本实用新型具有电路结构简单、实现成本低、检测准确可靠及应用前景广泛的优点，尤其适合检测微弱光信号的强度。
【专利说明】无线便携式光信号检测器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种检测装置，尤其是涉及一种无线便携式光信号检测器。
【背景技术】
[0002]在物质检测领域，微弱光信号检测具有很广泛的用途，检测方法也有很多种。微弱光通常是指在人眼明视觉所需的最低视场亮度水平(约10cd/m2)以下的光度计量，有时也称作低水平光度学，它是光度学领域中的一个非常重要的组成部分。微弱光检测主要采用光电检测技术来检测，光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目。
[0003]由于微弱信号极易受到环境因素的干扰，甚至被淹没在背景噪声中。在对微弱光信号的测量中，某个环节的一个微小缺陷就会使测量精度严重恶化。比如，当电流小到InA时，测量就变得十分困难。常用的测量工具灵敏度有限，难以满足要求，而能够满足要求的设备又存在体积大、量程小、需要预热，以及供电复杂等缺点。
实用新型内容
[0004]为克服现有技术的缺陷，本实用新型提出一种结构简单、检测准确的无线便携式光信号检测器。
[0005]本实用新型采用如下技术方案实现:一种无线便携式光信号检测器，其包括:带密封盖的封闭容器；固定设置在封闭容器中的导光筒，该导光筒的一末端为开口，另一相对末端为具有透光孔的筒底，在导光筒的开口与筒底之间依次设有透镜及滤光片；设置在封闭容器底部的控制电路板，该控制电路板上设有光电转换控制电路；
[0006]该光电转换控制电路包括:与透镜的光心、透光孔处于直线位置的光电二极管，该光电二极管设置在控制电路板的正侧面；控制器；依次连接在光电二极管的负极与控制器的一个I/O端口之间的前置放大电路和次级放大电路；与控制器相连的无线通信电路。
[0007]其中，前置放大电路包括:正输入端接地、负输入端连接光电二极管负极的第一运算放大器；在该第一运算放大器的负输入端与输出端之间连接T型负反馈电阻网络。
[0008]其中，T型负反馈电阻网络包括串接在第一运算放大器的负输入端与输出端之间的电阻Rl和电阻R2、连接在电阻Rl和电阻R2的公共端与地之间的电阻R3，以及连接在电阻Rl的两端反馈电容Cl。
[0009]其中，次级放大电路包括:正输入端接地、负输入端通过电阻R4与第一运算放大器的输出端相连的第二运算放大器，连接在第二运算放大器的负输入端与输出端之间的反馈电阻R5，该第二运算放大器的输出端连接控制器的一个I/O端口。
[0010]其中，无线通信电路包括无线通信控制器以及与无线通信控制器相连的无线收发电路，且无线收发电路具有贴片式天线。[0011]其中，贴片式天线设置在控制电路板的反侧面，且在封闭容器的底部设置一个让贴片式天线外露的槽体。
[0012]与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果:
[0013]本实用新型提出的无线便携式光信号检测器，能够准确检测光强度，尤其是检测微弱光的光强度，且检测结果可以通过无线方式传送，具有电路结构简单、实现成本低、检测准确可靠及应用前景广泛的优点，尤其适合检测微弱光信号的强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构示意图。
[0015]图2是光电转换控制电路的部分电路示意图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本实用新型提出一种结构简单、稳定可靠的无线便携式光信号检测器，其包括:带密封盖11的封闭容器I ;固定设置在封闭容器I中的导光筒2，该导光筒2的一末端为开口，另一相对末端为具有透光孔221的筒底21,在导光筒2的开口与筒底21之间依次设有用于将光信号聚焦的透镜3及用于滤除待测光信号的波长以外的杂散光信号的滤光片4 ;设置在封闭容器I底部的控制电路板5,在控制电路板5设有光电转换控制电路，其中，光电转换控制电路中包括一个与透镜3的光心、透光孔221处于直线位置的光电二极管51。
[0017]将待检测的发光物品放入封闭容器I的导光筒2并合上密封盖11，发光物品发出的光信号经过透镜3聚焦、滤光片4滤除杂散光信号之后，经过透光孔221到达控制电路板5上的光电二极管51，由光电二极管51将光信号转换成电压信号，然后光电转换控制电路通过检测电压信号的小大并进行换算，从而检测出发光物品发出的光信号强度。
[0018]结合图2所示，在一个实施例中，光电转换控制电路包括:用于将光信号转换成电压信号的光电二极管Dl (图2中光电二极管Dl即图1中光电二极管51，其正极接地；连接光电二极管Dl阴极的前置放大电路和次级放大电路；与次级放大电路的输出端相连的控制器U3 (比如Atmel公司生产的ATmegal28的低功耗单片机实现)；与控制器相连的无线通信电路，该无线通信电路包括由NORDIC生产的工作在2.4GHz?2.5GHz的ISM频段的nRF24L01芯片实现的无线通信控制器U4以及与无线通信控制器U4相连的无线收发电路。
[0019]前置放大电路包括:正输入端接地、负输入端连接光电二极管Dl负极的第一运算放大器Ul ;在该第一运算放大器Ul的负输入端与输出端之间连接T型负反馈电阻网络。其中，该T型负反馈电阻网络包括串接在第一运算放大器Ul的负输入端与输出端之间的电阻Rl和电阻R2，以及连接在电阻Rl和电阻R2的公共端与地之间的电阻R3。另外，在电阻Rl的两端连接反馈电容Cl，用于抑制、平滑噪声干扰。
[0020]次级放大电路包括:正输入端接地、负输入端通过电阻R4与第一运算放大器Ul的输出端相连的第二运算放大器U2，连接在第二运算放大器U2的负输入端与输出端之间的反馈电阻R5。该第二运算放大器U2的输出端连接控制器U3的一个I/O端口(比如PBO引脚)。
[0021]光电二极管Dl输出的电压信号依次经过第一运算放大器U1、第二运算放大器U2放大至合适的电压范围。而控制器U3的I/O端口自带AD转换功能，从而控制器U3通过采集第二运算放大器U2的输出结果，经过换算后得到待检测的发光物品的发光强度。另外，控制器U3的检测结果还可以通过无线通信电路通过无线通信的方式向外发送，从而方便用户。
[0022]另外，采用nRF24L01芯片的无线通信控制器U4通过SPI接口与控制器U3相连，通过SPI接口( SPI接口由引脚SCK、引脚MOS1、引脚MISO及引脚CSN组成)与控制器U3通信。具体来说，将控制器U3的端口 A中引脚PAO?PA5配置成I/O端口分别与nRF24L01芯片的引脚CSN、引脚SCK、引脚M0S1、引脚MIS0、引脚CE及引脚IRQ连接。其中，引脚CSN为片选线，引脚CSN为低电平时nRF24L01芯片工作，引脚SCK为控制的时钟线(SPI接口的时钟)，引脚MISO为芯片控制数据线(Master input slave output),引脚MOSI为芯片控制数据线(Master output slave input),引脚CE为模式控制线，引脚IRQ为中断信号线。无线通信过程中，控制器U3是通过引脚IRQ的电平状态产生中断与NRF24L01芯片进行通信。
[0023]为了提高无线收发电路中天线的灵敏度，不至于因封闭容器I而降低通信能力，故可以将无线收发电路中天线采用贴片式天线并设置在控制电路板5的反侧面(即光电二极管Dl设置在控制电路板5的正侧面，而天线设置在控制电路板5的反面测)，并且在封闭容器I的底部设置一个让贴片式天线外露的槽体。由于控制电路板5挡住了其底部的槽体，故封闭容器I仍为一个不透光、不漏光的容器。
[0024]综上，本实用新型提出的无线便携式光信号检测器，能够准确检测光强度，尤其是检测微弱光的光强度，且检测结果可以通过无线方式传送，具有电路结构简单、实现成本低、检测准确可靠及应用前景广泛的优点。
[0025]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种无线便携式光信号检测器，其特征在于，包括:带密封盖的封闭容器；固定设置在封闭容器中的导光筒，该导光筒的一末端为开口，另一相对末端为具有透光孔的筒底，在导光筒的开口与筒底之间依次设有透镜及滤光片；设置在封闭容器底部的控制电路板，该控制电路板上设有光电转换控制电路； 该光电转换控制电路包括:与透镜的光心、透光孔处于直线位置的光电二极管，该光电二极管设置在控制电路板的正侧面；控制器；依次连接在光电二极管的负极与控制器的一个I/o端口之间的前置放大电路和次级放大电路；与控制器相连的无线通信电路。
2.根据权利要求1所述无线便携式光信号检测器，其特征在于，前置放大电路包括:正输入端接地、负输入端连接光电二极管负极的第一运算放大器；在该第一运算放大器的负输入端与输出端之间连接T型负反馈电阻网络。
3.根据权利要求2所述无线便携式光信号检测器，其特征在于，T型负反馈电阻网络包括串接在第一运算放大器的负输入端与输出端之间的电阻Rl和电阻R2、连接在电阻Rl和电阻R2的公共端与地之间的电阻R3，以及连接在电阻Rl的两端反馈电容Cl。
4.根据权利要求1所述无线便携式光信号检测器，其特征在于，次级放大电路包括:正输入端接地、负输入端通过电阻R4与第一运算放大器的输出端相连的第二运算放大器，连接在第二运算放大器的负输入端与输出端之间的反馈电阻R5，该第二运算放大器的输出端连接控制器的一个I/O端口。
5.根据权利要求1所述无线便携式光信号检测器，其特征在于，无线通信电路包括:与控制器相连的无线通信控制器；与无线通信控制器相连的无线收发电路，该无线收发电路具有贴片式天线。
6.根据权利要求5所述无线便携式光信号检测器，其特征在于，贴片式天线设置在控制电路板的反侧面，且在封闭容器的底部设置一个让贴片式天线外露的槽体。
【文档编号】G08C17/02GK203719763SQ201420091220
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月1日 优先权日:2014年3月1日
【发明者】邵秋荣, 熊菊莲 申请人:熊菊莲