一种红外发射电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种红外发射电路，包括电源模块、PWM发生器、单稳态触发器、MOS管驱动器和红外发射管，其中，电源模块为该电路提供供电电压；PWM发生器与单稳态触发器相连接，用于产生PWM波信号；单稳态触发器与MOS管驱动器相连接，用于接收PWM波信号并输出脉冲宽度为40ns的驱动波信号；MOS管驱动器与红外发射管相连接，用于接收驱动波信号并驱动红外发射管发出红外光；红外发射管采用OSRAM公司SPL_LLXX系列红外波发射管。本实用新型的技术方案，采用简单的电路结构实现红外发射电路，大大降低了成本；同时，通过采用SPL_LLXX系列红外发射管，大大提高了红外测距的精度和距离。
【专利说明】
_种红外发射电路
技术领域
[0001]本实用新型属于红外技术领域，尤其涉及一种红外发射电路。
【背景技术】
[0002]现有技术中，红外技术通常用于测距领域，利用红外发射电路发射一束椭圆锥形的红外波，由光电元件接收被目标反射的红外波，计时器测定红外波束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。由于现有技术红外发射电路发射功率较低，同时未对发射红外波波段作出合理选择，红外光在大气中传输时，部分光能会被大气分子所吸收，使得单位面积光能量减少，也有另一部分被散射，造成传播方向上的光能损失。从而影响了红外测距的精度和距离。
[0003]故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的问题。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，确有必要提供一种电路结构简单、成本低的红外发射电路，并能够提高红外测距的精度和距离。
[0005]为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供以下技术方案:
[0006]一种红外发射电路，包括电源模块、PWM发生器、单稳态触发器、MOS管驱动器和红外发射管，其中，
[0007 ]所述电源模块为该电路提供供电电压；
[0008]所述PffM发生器与所述单稳态触发器相连接，用于产生PffM波信号；
[0009]所述单稳态触发器与所述MOS管驱动器相连接，用于接收所述PWM波信号并输出脉冲宽度为40ns的驱动波信号；
[0010]所述MOS管驱动器与所述红外发射管相连接，用于接收所述驱动波信号并驱动所述红外发射管发出红外光；
[0011 ]所述红外发射管采用OSRAM公司SPL_LLXX系列红外波发射管。
[0012]优选地，所述单稳态触发器包括第一芯片Ul、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3和第一电阻R1，其中，所述第一芯片Ul采用单稳态触发器芯片SN74LS221;所述第一电阻Rl的一端与电源模块供电输出端+5v相连，所述第一电阻Rl的另一端分别与所述第三电容C3的一端以及第一芯片Ul第15脚相连，所述第三电容C3的另一端与所述第一芯片Ul第14脚相连；
[0013]所述第一电容Cl和第二电容C2的一端相连并共同与电源模块供电输出端+5v以及第一芯片Ul第三脚相连，所述第一电容Cl和第二电容C2的另一端相连并共同与接地端以及第一芯片Ul第一脚相连;所述PffM波信号输入至所述第一芯片Ul第二脚;所述第一芯片Ul第四脚输出驱动波信号给所述MOS驱动管。
[0014]优选地，所述MOS管驱动器包括第二芯片U2、第四电容C4、第五电容C5、第二电阻R2和第三电阻R3，其中，所述第二芯片U2采用Elantec公司的MOSFET驱动芯片EL7104;
[0015]所述第二电阻R2的一端与电源模块供电输出端+12v相连，所述第二电阻R2的另一端与所述第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、所述第二芯片U2第一脚和第八脚相连，所述第四电容C4、第五电容C5的另一端与接地端相连;所述驱动波信号输入至所述第二芯片U2第二脚；所述第二芯片U2第六脚和第七脚相连接并共同与所述第三电阻R3的一端相连接，所述第三电阻R3的另一端与SPL_LLXX系列红外波发射管第一脚相连。
[0016]优选地，所述PffM发生器采用单片机实现。
[0017]优选地，所述的单稳态触发器所输出的驱动波信号的宽度由所述第一电阻Rl和第三电容C3决定，其中所述第一电阻Rl为2ΚΩ，所述第三电容C3为10pF，所述驱动波信号的脉冲宽度为40ns。
[0018]优选地，所述PffM发生器能够产生脉冲宽度为2us，周期为Ims的PffM波信号。
[0019]与现有技术相比较，本实用新型的技术方案，采用简单的电路结构实现红外发射电路，大大降低了成本；同时，通过采用SPL_LLXX系列红外发射管，大大提高了红外测距的精度和距离。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型一种红外发射电路的原理框图。
[0021]图2为本实用新型一种红外发射电路的电路原理图。
[0022]如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本实用新型。
【具体实施方式】
[0023]以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0024]参见图1，所示为本实用新型一种红外发射电路的原理框图，包括电源模块、PffM发生器、单稳态触发器、MOS管驱动器和红外发射管，其中，
[0025]电源模块为该电路提供供电电压；
[0026]PffM发生器与单稳态触发器相连接，用于产生PffM波信号；
[0027]单稳态触发器与MOS管驱动器相连接，用于接收PWM波信号并输出脉冲宽度为40ns的驱动波信号；
[0028]MOS管驱动器与红外发射管相连接，用于接收驱动波信号并驱动红外发射管发出红外光；
[0029]红外发射管采用OSRAM公司SPL_LLXX系列红外波发射管。其中，优选为SPL_LL90_3红外波发射管。输出功率为70W，发射光中心波长为905nm，位于第二个大气窗口，大气分子对其吸收较小，有效的提高了后续红外接收管的接收光功率，相应地整个红外探测的精度和距离也得到提升。
[0030]由于SPL_LLXX系列红外波发射管的驱动脉冲宽度仅为几十纳秒，而纳秒级的信号大都采用FPGA和CPLD器件来实现，大大增加成本。为了解决该技术问题，本实用新型提出了一种结构简单的电路结构。参见图2，所示为本实用新型红外发射电路的电路原理图，其中，单稳态触发器包括第一芯片Ul、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3和第一电阻Rl，第一芯片Ul采用单稳态触发器芯片SN74LS221;第一电阻Rl的一端与电源模块供电输出端+5v相连，第一电阻Rl的另一端分别与第三电容C3的一端以及第一芯片Ul第15脚相连，第三电容C3的另一端与第一芯片Ul第14脚相连；
[0031]第一电容Cl和第二电容C2的一端相连并共同与电源模块供电输出端+5v以及第一芯片Ul第三脚相连，第一电容Cl和第二电容C2的另一端相连并共同与接地端以及第一芯片Ul第一脚相连;PffM波信号输入至第一芯片Ul第二脚;第一芯片Ul第四脚输出驱动波信号给MOS驱动管。
[0032]第一芯片Ul为带施密特触发器输入的单稳态触发器SN74LS221，其工作原理如下:I)当输入信号由高电平向低电平跳变时，下降沿通过RC的微分电路在输入端产生下跳的尖脉冲。由于稳态时，为低电平，因此定时器翻转，输出高电平。触发器进入暂稳态。2)电源通过R向C充电，当VC升到正向阈值(2/3VCC)电压时，暂稳态结束。暂稳态维持的时间也是触发器输出的脉冲宽度的时间。3)VC升到正向阈值时，输入端的下跳尖脉冲也消失了，定时器翻转，输出为低电平，触发器进入稳态。
[0033]当清零端CLR为低电平时，无论A、B接何种信号，输出端Q总保持低电平，Q保持高电平；当CLR引脚为高电平，B脚也为高电平时，若A脚由高电平突然变为低电平，则Q脚相应输出一高电平脉冲；当CLR引脚为高电平，A脚为低电平时，若B脚由低电平突然变为高电平，则Q脚相应输出一高电平脉冲。单稳态触发器所输出的驱动波信号的宽度由第一电阻Rl和第三电容C3决定。
[0034]进一步的，M0S管驱动器包括第二芯片U2、第四电容C4、第五电容C5、第二电阻R2和第三电阻R3，其中，第二芯片U2采用Elantec公司的MOSFET驱动芯片EL7104;
[0035]第二电阻R2的一端与电源模块供电输出端+12v相连，第二电阻R2的另一端与第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第二芯片U2第一脚和第八脚相连，第四电容C4、第五电容C5的另一端与接地端相连;驱动波信号输入至第二芯片U2第二脚;第二芯片U2第六脚和第七脚相连接并共同与第三电阻R3的一端相连接，第三电阻R3的另一端与SPL_LLXX系列红外波发射管第一脚相连。
[0036]本实用新型选择使用了Elantec公司生产的一款MOSFET驱动芯片——EL7104。该芯片创新性的设计了涡轮增压电路，扩展了输入电压范围，使得输出电压范围也相应扩宽。它是一款在原有时钟芯片基础上进行改善而来的集成驱动芯片，减少了差错，解决了时钟偏差问题，延迟时间变短，同时也具有高速的驱动能力。该芯片输出的峰值电流最高可达4A，具有较强的带负载能力，应用广泛，常用于MOSFET驱动、超声波换能器驱动等。另外，EL7104还具有较低的输入电容和输出阻抗，可分开的输出接口等特性。
[0037]在一种优选的实施方式中，PffM发生器采用单片机实现。目前市场上的单片机无法直接输出符合纳秒级要求的驱动信号，本实用新型采用了单片机与带施密特触发器输入的单稳态触发器相结合的方式，从而实现了纳秒级信号输出。由于单稳态触发器所输出的驱动波信号的宽度由第一电阻Rl和第三电容C3决定，其中在实际应用中，第一电阻Rl为2ΚΩ，第三电容C3为10pF，控制单片机产生脉冲宽度为2us，周期为Ims的PffM波信号，便可输出脉冲宽度为40ns的驱动波信号。
[0038]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种红外发射电路，其特征在于，包括电源模块、PWM发生器、单稳态触发器、MOS管驱动器和红外发射管，其中， 所述电源模块为该电路提供供电电压； 所述PffM发生器与所述单稳态触发器相连接，用于产生PffM波信号； 所述单稳态触发器与所述MOS管驱动器相连接，用于接收所述PWM波信号并输出脉冲宽度为40ns的驱动波信号； 所述MOS管驱动器与所述红外发射管相连接，用于接收所述驱动波信号并驱动所述红外发射管发出红外光； 所述红外发射管采用OSRAM公司SPL_LLXX系列红外波发射管。2.根据权利要求1所述的红外发射电路，其特征在于，所述单稳态触发器包括第一芯片Ul、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3和第一电阻Rl，其中，所述第一芯片Ul采用单稳态触发器芯片SN74LS221;所述第一电阻Rl的一端与电源模块供电输出端+5v相连，所述第一电阻Rl的另一端分别与所述第三电容C3的一端以及第一芯片Ul第15脚相连，所述第三电容C3的另一端与所述第一芯片Ul第14脚相连； 所述第一电容Cl和第二电容C2的一端相连并共同与电源模块供电输出端+5v以及第一芯片Ul第三脚相连，所述第一电容Cl和第二电容C2的另一端相连并共同与接地端以及第一芯片Ul第一脚相连;所述PffM波信号输入至所述第一芯片Ul第二脚;所述第一芯片Ul第四脚输出驱动波信号给所述MOS驱动管。3.根据权利要求1所述的红外发射电路，其特征在于，所述MOS管驱动器包括第二芯片U2、第四电容C4、第五电容C5、第二电阻R2和第三电阻R3，其中，所述第二芯片U2采用Elantec公司的MOSFET驱动芯片EL7104; 所述第二电阻R2的一端与电源模块供电输出端+12v相连，所述第二电阻R2的另一端与所述第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第二芯片U2第一脚和第八脚相连，所述第四电容C4、第五电容C5的另一端与接地端相连;所述驱动波信号输入至所述第二芯片U2第二脚；所述第二芯片U2第六脚和第七脚相连接并共同与所述第三电阻R3的一端相连接，所述第三电阻R3的另一端与SPL_LLXX系列红外波发射管第一脚相连。4.根据权利要求1所述的红外发射电路，其特征在于，所述PffM发生器采用单片机实现。5.根据权利要求2所述的红外发射电路，其特征在于，所述的单稳态触发器所输出的驱动波信号的宽度由所述第一电阻Rl和第三电容C3决定，其中所述第一电阻Rl为2ΚΩ，所述第三电容C3为I OpF，所述驱动波信号的脉冲宽度为40ns。6.根据权利要求5所述的红外发射电路，其特征在于，所述HVM发生器产生脉冲宽度为2us，周期为Ims的PffM波信号。
【文档编号】G01S7/484GK205562789SQ201620251566
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】刘海銮, 骆丹君, 楼哲艺
【申请人】浙江诸暨奇创电子科技有限公司