一种微型数字CMOS激光位移传感器电路系统技术方案

本申请实施例提供了一种微型数字CMOS激光位移传感器电路系统，包括处理器模块、CMOS图像传感模块、恒流控制模块、输入输出模块、以及为以上各模块供电的电源模块，所述CMOS图像传感模块与所述恒流控制模块电性连接，所述恒流控制模块、所述输入输出模块分别与所述处理器模块电性连接，所述恒流控制模块包括与所述处理器模块电性连接的半导体激光二极管恒流驱动电路和反馈单元，所述CMOS图像传感模块、所述半导体激光二极管恒流控制电路分别与所述反馈单元电性连接。本实用新型专利技术的微型数字CMOS激光位移传感器电路系统，通过电路配置使得半导体激光二极管发光芯片的亮度自动增益调节，实现传感器的高精度测量性能。

A Miniature Digital CMOS Laser Displacement Sensor Circuit System

【技术实现步骤摘要】
一种微型数字CMOS激光位移传感器电路系统
本技术涉及位移传感器电路系统
，具体是一种微型数字CMOS激光位移传感器电路系统。
技术介绍
激光位移传感器在非接触在线测量位移方面具有卓越的表现，随着光电技术的不断发展，作为位移传感器核心组件的电路系统，也在不断的更新换代。现有技术CN106441110A提供了一种基于CMOS的高精度激光位移传感器系统，主要解决现有技术外围电路复杂和测量精度不高的问题。该系统由电源模块、半导体激光二极管模块、数字信号处理模块、图像传感模块、直射式三角测量模块和差分式减法电路组成，其中半导体激光二极管模块经过直射式三角测量模块的红外激光照射在图像传感模块上，图像传感模块完成光斑感知并将光信号转换为模拟电信号后经过差分式减法电路输出给数字信号处理模块进行AD采集，数字信号处理模块对采集的数字信号进行运算处理，输出数字化的实际位移量。该技术优点在于采用CMOS图像传感器作为光电器件，利用CMOS图像传感器的测量优点，一定程度上提高了测量精度。但是，上述技术中，采用恒流源电路和慢启动电路作为二极管的输入电流的处理电路，只能够保证为二极管的输入端提供稳定的电流，无法确保感光元件上的光斑亮度的稳定性，从而使得检测结果的不稳定，导致检测精度偏低、检测结果准确度较差。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述问题，提供了一种微型数字CMOS激光位移传感器电路系统，其能通过半导体激光二极管恒流驱动电路和反馈单元的配合，实现感光元件上光亮度的自动增益调节，确保光的稳定性，提高测量精度和检测结果准确性。为实现上述目的，本技术提供了一种微型数字CMOS激光位移传感器电路系统，包括处理器模块、CMOS图像传感模块、恒流控制模块、输入输出模块、以及为以上各模块供电的电源模块，所述CMOS图像传感模块与所述恒流控制模块电性连接，所述恒流控制模块、所述输入输出模块分别与所述处理器模块电性连接，所述恒流控制模块包括与所述处理器模块电性连接的半导体激光二极管恒流驱动电路和反馈单元，所述CMOS图像传感模块、所述半导体激光二极管恒流控制电路分别与所述反馈单元电性连接。优选地，所述反馈单元包括依次连接的电阻R1、电阻R33、电位器VR1、电阻R13、反相输入端与所述电阻R1连接的偏置电流放大器U6、与所述偏置电流放大器U6输出端连接的电阻R10、与所述电阻R10连接的反馈积分电容C28，所述电阻R1与所述偏置电流放大器U6的反相输入端连接，所述电阻R33、所述电位器VR1、所述反馈积分电容C28与所述偏置电流放大器U6并联，所述偏置电流放大器U6的正相输入端连接基准电路。优选地，所述偏置电流放大器U6包括第一放大器U6A和第二放大器U6B，所述电阻R1与所述第二放大器U6B的反向输入端连接，所述基准电路与所述第二放大器U6B的正相输入端连接，所述电阻R10的一端与所述第二放大器U6B的输出端连接，所述电阻R10的另一端与所述第一放大器U6A的反相输入端连接，所述反馈积分电容C28与所述第一放大器U6A并联。优选地，所述半导体激光二极管恒流控制电路中的半导体激光二极管的发光芯片LD经三极管与所述处理器模块电性连接进行发光控制、经三极管与所述反馈单元电性连接进行占空比调节。优选地，所述电源模块包括供电电源电路、与所述供电电源电路输出端连接的反馈电路。优选地，所述反馈电路包括与所述供电电源电路输出端子和接地端子间串联连接的高精度反馈电阻RF1、RF2。优选地，所述输入输出模块包括模拟量输出单元，所述模拟量输出单元为电流与电压模拟量输出控制电路，所述电流与电压模拟量输出控制电路用于输出4-20mA的电流模拟量和/或0-5VDC的电压模拟量。优选地，所述处理器模块为32位高速处理器，该系统还包括与所述处理器模块电性连接的人机接口模块，所述人机接口模块包括16位处理器、和分别与所述16位处理器电性连接的多位数码管显示屏、操作按键、数据存储单元，所述16位处理器与所述处理器模块电性连接。根据本技术的一种微型数字CMOS激光位移传感器电路系统，通过半导体激光二极管恒流驱动电路和反馈单元，实现激光二极管的恒流源、恒功率驱动，进而自动增益调节光的亮度，使得传感器保持长期工作下二极管亮度的一致性，确保光的稳定性，提高测量精度，从而确保测量的准确性；进一步地，设置带反馈的电源电路，通过反馈信号，进行自动增益调整，输出稳定的电压，从而为其它所有电路提供稳定可靠的工作电源，确保传感器电路在工作中不受外界波动干扰的影响，提高测量稳定性；进一步地，设置模拟量输出单元实现双模拟量输出以及设置人机接口模块，通过具有高速运算能力和多任务实时处理能力的32位高速处理器进行数据处理，实现用户操作按键改变设定即可完成模拟量的控制，为用户的使用提供了方便，并且实现在使用中，用户无需外加单种模拟量的输出设备，降低了使用成本。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本申请微型数字CMOS激光位移传感器电路系统实施例的系统框图；图2为图1中恒流控制模块的电路图；图3为图1中电源模块的电路图；图4为图1中负压电源电路的电路图；图5为图1中升压电源电路的电路图；图6为图1中开关量输入输出单元的开关量输入电路的电路图；图7为图1中开关量输入输出单元的开关量输出电路的电路图；图8为图1中模拟量输出单元的电路图；图9为图1中人机接口模块的电路图；图10为图1中线阵CMOS图像传感器内置的图像传感电路的电路图；图11为图1中CMOS感应光路的光路图；附图标记说明：a-激光二极管，b-聚焦透镜，c-玻璃窗口，d-被测物，e-带通滤光片，f-接收物镜，g-感光元件，h-反射镜。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。实施例：一种微型数字CMOS激光位移传感器电路系统，参考图1所示，包括处理器模块、CMOS图像传感模块、恒流控制模块、输入输出模块、以及为上述各模块供电的电源模块。在本实施例中，处理器模块选用32位高速处理器，并选用封装型号为QFN48的STM32F401CBU6芯片，需要强调的是，适用于本实施例的32位高速处理器不仅限于该型号，而是本
人员能够显而易见想到的以及本
中常用的32位处理器。CMOS图像传感模块与恒流控制模块电性连接，恒流控制模块、输入输出模块分别与32位高速处理器中的12位ADC电路连接。具体来说，恒流控制模块包括与32位高速处理器电性连接的半导体激光二极管恒流驱动电路和反馈单元，CMOS图像传感模块、半导体激光二极管恒流控制电路分别与反馈单元电性连接。半导体激光二极管具有三个引脚，包含发光芯片LD及反馈接收芯片PD，在本实施例中，反馈单元用于检测半导体二极管的反馈接收芯片PD端检测环境的变化，并将变化信号反馈至32位高速处理器，处理器根据接收到的反馈信号对发光芯片LD端的电气参数进行调整，从而调节LD发光芯片亮度，使发光变亮或变暗一些，达到恒流源、恒功率的驱动。作为本实施例的一种优选地实施方式，参考图2所示，反馈单元包括依次连接的电阻R1、电阻R33、电位器V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型数字CMOS激光位移传感器电路系统，包括处理器模块、CMOS图像传感模块、恒流控制模块、输入输出模块、以及为以上各模块供电的电源模块，所述CMOS图像传感模块与所述恒流控制模块电性连接，所述恒流控制模块、所述输入输出模块分别与所述处理器模块电性连接，其特征在于，所述恒流控制模块包括与所述处理器模块电性连接的半导体激光二极管恒流驱动电路和反馈单元，所述CMOS图像传感模块、所述半导体激光二极管恒流控制电路分别与所述反馈单元电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种微型数字CMOS激光位移传感器电路系统，包括处理器模块、CMOS图像传感模块、恒流控制模块、输入输出模块、以及为以上各模块供电的电源模块，所述CMOS图像传感模块与所述恒流控制模块电性连接，所述恒流控制模块、所述输入输出模块分别与所述处理器模块电性连接，其特征在于，所述恒流控制模块包括与所述处理器模块电性连接的半导体激光二极管恒流驱动电路和反馈单元，所述CMOS图像传感模块、所述半导体激光二极管恒流控制电路分别与所述反馈单元电性连接。2.根据权利要求1所述的微型数字CMOS激光位移传感器电路系统，其特征在于，所述反馈单元包括依次连接的电阻R1、电阻R33、电位器VR1、电阻R13、反相输入端与所述电阻R1连接的偏置电流放大器U6、与所述偏置电流放大器U6输出端连接的电阻R10、与所述电阻R10连接的反馈积分电容C28，所述电阻R1与所述偏置电流放大器U6的反相输入端连接，所述电阻R33、所述电位器VR1、所述反馈积分电容C28与所述偏置电流放大器U6并联，所述偏置电流放大器U6的正相输入端连接基准电路。3.根据权利要求2所述的微型数字CMOS激光位移传感器电路系统，其特征在于，所述偏置电流放大器U6包括第一放大器U6A和第二放大器U6B，所述电阻R1与所述第二放大器U6B的反向输入端连接，所述基准电路与所述第二放大器U6B的正相输入端连接，所述电阻R10的一端与所述第二放大器U6B的输出端连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿定求，
申请(专利权)人：广州市合熠电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44