[发明专利]一种电子开关切换式单光路免分光镜的激光测距系统

摘要

一种电子开关切换式单光路免分光镜的激光测距系统，包括主控制器、激光驱动光路切换电路、光电传感器、放大电路、滤波电路、滤波整形电路和本振放大电路；主控制器包括微处理器和信号源；激光驱动光路切换电路包括激光驱动电路、电子开关、外光路激光器、内光路激光器；本发明根据上述内容，提出一种电子开关切换式单光路免分光镜的激光测距系统，既有测距的快速性和系统的稳定性，又降低了光路系统及电路系统的复杂度，同时也降低了光路系统及其检测系统的功耗及成本。

主权项

一种电子开关切换式单光路免分光镜的激光测距系统，其特征在于：包括主控制器、激光驱动光路切换电路、光电传感器、放大电路、滤波电路、滤波整形电路和本振放大电路；所述主控制器包括微处理器和信号源；所述激光驱动光路切换电路包括激光驱动电路、电子开关、外光路激光器、内光路激光器；所述主控制器产生的主振信号LD_Signal输入至所述激光驱动电路，若激光驱动控制信号LD_SW＝1，则进行激光驱动放大；若LD_SW＝0，则关断激光驱动；经激光驱动放大后的主振信号送至所述电子开关，所述电子开关在光路切换控制信号LD_CH_SW的控制下，分时切换，将主振信号分时送至并驱动所述外光路激光器或所述内光路激光器发出激光；若光路切换控制信号LD_CH_SW＝1，所述电子开关向上闭合，经所述激光驱动电路放大后的主振信号驱动所述外光路激光器发光，产生外光路，此时传送的是外光路主振信号；若光路切换控制信号LD_CH_SW＝0，所述电子开关向下闭合，经所述激光驱动电路放大后的主振信号驱动所述内光路激光器发光，产生内光路，此时传送的是内光路主振信号；所述主控制器产生本振信号，经所述本振放大电路放大的本振信号通过所述光电传感器电外差的方式，对外光路主振信号或内光路主振信号进行混频，输出的频率为1KHz的差频信号，所述差频信号即为回波信号，所述回波信号经过所述放大电路、滤波电路、滤波整形电路的放大、滤波与整形处理之后，最终送入所述微处理器的定时器的输入捕获通道1；在所述微处理器的控制下,可获得参考信号，即所述微处理器的定时器的输入捕获通道0与回波信号的相位差计算测程S2或S1，最后根据测程S2或S1计算测量距离；得出以下测距公式：内光路：外光路：故，其中，ξ1≈ξ4；ξ1为所述外光路激光器及其驱动电路引入的测距误差；ξ4为所述内光路激光器及其驱动电路引入的测距误差；ξ2为所述光电传感器及其驱动电路引入的测距误差；S1和L1分别为所述内光路激光器的测程和光程；S2和L2分别为所述外光路激光器的测程和光程；S测4为最终的测距数据；所述激光驱动光路切换电路包括：电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32、电感L1、电感L2、电感L3、NMOS管U5、外光路激光器U6、电子开关U7、内光路激光器U8和三极管U9；所述外光路激光器U6和内光路激光器U8的内部均设置有光敏二极管PD和激光二极管LD；所述电阻R22的一端、NMOS管U5的栅极和激光驱动控制信号端LD_SW电连接，所述电阻R22的另一端接地，所述NMOS管U5的漏极与VCC_LD电源端电连接，所述NMOS管U5的源极与所述电感L2的一端电连接，所述电感L2的另一端、电容C25的一端与所述电子开关U7的公共端电连接，所述电容C25的另一端接地，所述电子开关U7的VCC电源端、电容C26的一端与VCC_3V电源端电连接，所述电容C26的另一端接地；所述电子开关U7的控制信号输入端与所述电阻R26的一端电连接，所述电阻R26的另一端与所述信号端LD_CH_SW电连接；所述电子开关U7的GND端接地，所述电子开关U7的常开端、电容C29的一端与电感L3的一端电连接，所述内光路激光器U8的光敏二极管PD的负极电连接于所述内光路激光器U8的激光二极管LD的正极，所述电感L3的另一端、电容C28的一端电连接于所述内光路激光器U8的光敏二极管PD的负极与所述内光路激光器U8的激光二极管LD的正极的电连接点上，所述电容C28和电容C29的另一端均接地；所述电子开关U7的常闭端、电容C24的一端与电感L1的一端电连接，所述外光路激光器U6的光敏二极管PD的负极电连接于所述外光路激光器U6的激光二极管LD的正极，所述电感L1的另一端、电容C23的一端电连接于所述外光路激光器U6的光敏二极管PD的负极与所述外光路激光器U6的激光二极管LD的正极的电连接点上，所述电容C23、电容C24的另一端均接地；光电流检测端LD_CH0、电容C22的一端、电阻R23的一端与所述外光路激光器U6的光敏二极管PD的正极电连接，所述电容C22的另一端和电阻R23的另一端均接地；所述内光路激光器U8的光敏二极管PD的正极、电阻R30的一端、电容C32的一端与光电流检测端LD_CH1电连接，所述电容C32的另一端与电阻R30的另一端均接地；所述外光路激光器U6的激光二极管LD的负极、内光路激光器U8的激光二极管LD的负极与电阻R25的一端电连接，所述电阻R25的另一端与所述三极管U9的集电极电连接，所述三极管U9的发射极接地，所述三极管U9的基极、电容C27的一端与所述电阻R24的一端电连接，所述电阻R24的另一端与VCC_3V电源端电连接；所述电容C27的另一端与电阻R29的一端电连接，所述电阻R29的另一端、电容C31的一端与电阻R28的一端电连接，所述电阻R28的另一端、电容C30的一端与电阻R27的一端电连接，所述电容C30、电容C31的另一端均接地；所述电阻R27的另一端与主振信号端LD_Signal电连接；所述电子开关U7为芯片SGM3157。