激光射擊光電轉(zhuǎn)換器觸發(fā)打獵裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了激光射擊光電轉(zhuǎn)換器觸發(fā)打獵裝置，包括發(fā)射部分和接收觸發(fā)部分，發(fā)射部分包括計(jì)時(shí)開關(guān)模塊、激光管和調(diào)制發(fā)射管，調(diào)制發(fā)射管輸出調(diào)制信號(hào)到與激光管互連的三極管的基極以驅(qū)動(dòng)和控制激光管產(chǎn)生固定脈沖頻率的激光，激光管的負(fù)極連接該三極管的集電極，接收觸發(fā)部分包括激光接收管、計(jì)時(shí)開關(guān)模塊和特斯拉線圈高壓包，激光接收管接收來(lái)自激光管發(fā)射的固定脈沖頻率的激光，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，觸發(fā)延時(shí)開關(guān)模塊，接通特斯拉線圈高壓包輸出特定時(shí)間的高壓脈沖。本發(fā)明有效避免了現(xiàn)有光電傳感器存在的受雜光影響大、靈敏度低、信號(hào)針對(duì)性不強(qiáng)和可接收距離太短等難題。激光為650nm波長(zhǎng)的紅光，能量較小，不容易對(duì)人體造成傷害，也易于瞄準(zhǔn)。
【專利說明】
激光射擊光電轉(zhuǎn)換器觸發(fā)打獵裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光調(diào)制與光電轉(zhuǎn)換技術(shù)在打獵領(lǐng)域的具體應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]光電傳感器在國(guó)防工業(yè)、智能設(shè)備和日常家居等方面的應(yīng)用如今已經(jīng)十分廣泛。從激光制導(dǎo)武器到自動(dòng)感應(yīng)門，光電轉(zhuǎn)換裝置在應(yīng)用上十分重要。市場(chǎng)上的各種光電傳感器也是五花八門，如光電二極管、光電三極管、紅外接收管、硅光電池和光敏電阻等。但是每種傳感器在應(yīng)用中都有對(duì)應(yīng)的缺點(diǎn)，想要設(shè)計(jì)出在室外陽(yáng)光下正常使用的光電觸發(fā)裝置，需要選對(duì)合適的傳感器并對(duì)之進(jìn)行相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到想要的效果。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，光電二極管雖然價(jià)格成本便宜，但靈敏度不高，也容易受陽(yáng)光干擾;紅外接收管的靈敏度高，接收距離也長(zhǎng)，可其接收范圍大，光源不對(duì)準(zhǔn)就能觸發(fā);硅光電池和光敏電阻更是在陽(yáng)光下難以分辨到激光信號(hào)。經(jīng)過調(diào)研和實(shí)驗(yàn)，最好的選擇是調(diào)制激光和對(duì)應(yīng)的解調(diào)接收管。激光因其散射小，具有高準(zhǔn)直性，高方向性;半峰寬非常窄只有Inm左右，具有高單色性；因所有發(fā)出的光幾乎集中在一點(diǎn)上，具有很高亮度。而調(diào)制激光是經(jīng)過處理后，使激光有固定的發(fā)射頻率，從而接收器可以很好地分辨到激光信號(hào)，從而大幅降低其他雜光干擾，并擁有極高的靈敏度和極短的響應(yīng)時(shí)間。
[0003]調(diào)制激光雖然有很大優(yōu)勢(shì)，但在日常領(lǐng)域的應(yīng)用并不多見，相關(guān)資料披露的較少，較有名的調(diào)制解調(diào)光電轉(zhuǎn)換傳感器生產(chǎn)廠家都集中在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，如Texas AdvancedOptoelectronic Solut1ns(TAOS)。相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)對(duì)其制造工藝也諱莫如深。調(diào)制激光及對(duì)應(yīng)的傳感器在抗干擾和靈敏度上有非常大的優(yōu)勢(shì)，省去了復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)或者相應(yīng)程序的編寫，因此這項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)有著非常廣泛的應(yīng)用前瞻，將來(lái)定會(huì)走進(jìn)人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。在狩獵設(shè)備領(lǐng)域，特別是動(dòng)物的捕捉、誘捕或驚嚇方面，采用激光驅(qū)逐鳥的應(yīng)用已經(jīng)在機(jī)場(chǎng)得到實(shí)踐，比如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201420261104.3、名稱為〃激光驅(qū)鳥器〃的國(guó)內(nèi)專利。但其利用的是激光的照射，并沒有利用激光的光電轉(zhuǎn)換，在目標(biāo)物上釋放的能量也較小，對(duì)于較大的獵物很難將獵物擊倒，實(shí)現(xiàn)捕捉的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種利用調(diào)制激光的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)獵物捕捉的技術(shù)。
[0005]為此本發(fā)明的解決方案是提供一種激光射擊光電轉(zhuǎn)換器觸發(fā)打獵裝置，包括發(fā)射部分和接收觸發(fā)部分，發(fā)射部分包括激光管和調(diào)制發(fā)射管，調(diào)制發(fā)射管輸出調(diào)制信號(hào)到與激光管互連的三極管的基極以驅(qū)動(dòng)和控制激光管產(chǎn)生固定脈沖頻率的激光，激光管的負(fù)極連接該三極管的集電極，接收觸發(fā)部分包括激光接收管、延時(shí)開關(guān)模塊和特斯拉線圈高壓包，激光接收管接收來(lái)自激光管發(fā)射的固定頻率的激光，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，觸發(fā)延時(shí)開關(guān)模塊，弓I發(fā)特斯拉線圈高壓包輸出特定時(shí)間的高壓脈沖。
[0006]上述調(diào)制發(fā)射管輸出的調(diào)制信號(hào)優(yōu)選為PffM方波。
[0007]進(jìn)一步，上述PffM方波的占空比優(yōu)選為20%?50 %。
[0008]上述激光管發(fā)射的激光的脈沖頻率范圍為HOKHz?220KHz，優(yōu)選為180KHz?220KHz，激光波長(zhǎng)在280nm?880nm，優(yōu)選為650nm。
[0009]上述激光管與一個(gè)電位器相串聯(lián)，調(diào)節(jié)電位器阻值可以控制激光管的電流，達(dá)到調(diào)節(jié)激光光強(qiáng)的作用。
[0010]為延長(zhǎng)裝置的使用壽命，上述發(fā)射部分和接收觸發(fā)部分都包含分壓穩(wěn)流作用的保護(hù)電路，通過串并聯(lián)對(duì)應(yīng)參數(shù)的電阻、電容和三極管來(lái)達(dá)到分壓穩(wěn)流的保護(hù)作用。
[0011]本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果在于:
[0012]I，利用了激光精度高、抗光、電干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，有效避免了光電傳感器在應(yīng)用中普遍存在的受雜光影響大、靈敏度低、信號(hào)針對(duì)性不強(qiáng)和可接收距離太短造成的使用距離受限，不能觸發(fā)和無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境等難題。
[0013]2，激光管發(fā)射的激光為650nm波長(zhǎng)的紅光激光，因?yàn)榇瞬ㄩL(zhǎng)顏色可見，相應(yīng)的能量較小，不容易對(duì)人體造成傷害，也易于瞄準(zhǔn)。
[0014]3，接收管的接收頻譜范圍在180KHz?220KHz，對(duì)上述頻率的調(diào)制激光響應(yīng)十分靈敏。其工作方式為光外差接收，經(jīng)由對(duì)振幅、頻率和相干性的接收，有效提升其功能的靈敏度，不過對(duì)光強(qiáng)即能量有關(guān)，當(dāng)接收點(diǎn)光強(qiáng)超過約40001UX時(shí)接收管也會(huì)輸出脈沖信號(hào)，此時(shí)需要加遮光片減輕強(qiáng)光。
[0015]4，本發(fā)明采用已經(jīng)成熟的計(jì)時(shí)開關(guān)模塊，具有體積小，重量輕，可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。采用特斯拉線圈逆變器做高壓輸出部分，該逆變器具有體積小，重量輕，應(yīng)用廣泛，容易安裝在小型獵物身上。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的工作原理框圖。
[0017]圖2為調(diào)制解調(diào)對(duì)管工作示意圖。
[0018]圖3為發(fā)射部分和接收觸發(fā)部分的電路設(shè)計(jì)圖。
[0019]圖4為特斯拉高壓逆變器原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0021]如圖1所示，按下激光槍扳機(jī)后，觸發(fā)計(jì)時(shí)開關(guān)模塊，電路導(dǎo)通所設(shè)定時(shí)間(如設(shè)定I秒)，調(diào)制發(fā)射管調(diào)制激光管發(fā)射激光，激光的脈沖頻率范圍為140KHZ?220KHZ，接收管的接收頻譜范圍在180KHz?220KHz。當(dāng)接收管上中心點(diǎn)接收到激光管發(fā)射的特定頻率激光，接收管的輸出引腳2由5V高電平變?yōu)榈碗娖?，如圖2所示，從而低電平脈沖觸發(fā)計(jì)時(shí)繼電器開關(guān)模塊，開關(guān)導(dǎo)通并開始計(jì)時(shí)(如設(shè)定10秒)，特斯拉高壓包在開關(guān)導(dǎo)通后輸出高達(dá)100KV的脈沖電壓，從而短時(shí)間內(nèi)使獵物失去行動(dòng)能力。由于接收管只對(duì)特定頻率的光線敏感而觸發(fā)脈沖信號(hào)，平時(shí)周圍自然環(huán)境中很少有180KHz左右如此高頻的光源，所以可以有效屏蔽環(huán)境光線的影響。
[0022]圖3為發(fā)射部分和接收觸發(fā)部分電路設(shè)計(jì)圖。左圖中，調(diào)制發(fā)射管I引腳為負(fù)極，2引腳為正極，3引腳不用。右圖中接收管I引腳為負(fù)極，2引腳為信號(hào)輸出，3引腳為正極。如圖3左圖，通過應(yīng)用調(diào)制管引腳2連接激光二極管驅(qū)動(dòng)電路正極，引腳I在負(fù)載電阻接三極管基極，激光二極管驅(qū)動(dòng)負(fù)極接集電極，調(diào)制管產(chǎn)生固定頻率的脈沖電流來(lái)驅(qū)動(dòng)激光二極管達(dá)到相應(yīng)的發(fā)射頻率。
[0023]圖4為特斯拉高壓逆變器原理圖，目前為止使用過的高壓包的最高電池電壓為12V，電擊兔子脖子位置時(shí)，發(fā)現(xiàn)前5秒兔子掙扎，第6秒開始兔子停止掙扎開始抽搐。利用此光電轉(zhuǎn)換裝置可以在接收到激光信號(hào)時(shí)觸發(fā)獵物身上的小型特斯拉逆變器，釋放高壓來(lái)?yè)舻公C物。本光電轉(zhuǎn)換裝置力求解決同類光電傳感器在應(yīng)用中普遍存在的受雜光影響大、靈敏度低、信號(hào)針對(duì)性不強(qiáng)和可接收距離太短等，從而造成置使用距離受限，不能觸發(fā)和無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境等多項(xiàng)技術(shù)難題。
[0024]調(diào)制發(fā)射管發(fā)射的激光波長(zhǎng)在280nm?880nm，優(yōu)選為650醒。650醒波長(zhǎng)的紅光激光，因?yàn)榇瞬ㄩL(zhǎng)顏色可見，相應(yīng)的能量較小，不容易對(duì)人體造成傷害，也易于瞄準(zhǔn)。其他波長(zhǎng)的可見光或者近紅外紫外光也適用，因?yàn)榻邮展艿墓庾V范圍較寬，只對(duì)特定發(fā)射頻率的光線敏感。
[0025]接收管的接收頻譜范圍在180KHz?220KHz，對(duì)上述頻率的調(diào)制激光響應(yīng)十分靈敏。其工作方式為光外差接收，經(jīng)由對(duì)振幅、頻率和相干性的接收，有效提升其功能的靈敏度，不過對(duì)光強(qiáng)即能量有關(guān)，當(dāng)接收點(diǎn)光強(qiáng)超過約40001UX時(shí)接收管也會(huì)輸出脈沖信號(hào)(此時(shí)需要加遮光片減輕強(qiáng)光)。
[0026]除了以上所列的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明采用已經(jīng)成熟的延時(shí)開關(guān)模塊，具有體積小，重量輕，可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。采用特斯拉線圈逆變器做高壓輸出部分，原理圖見圖4，該逆變器具有體積小，重量輕，應(yīng)用廣泛，一節(jié)鋰電池即可輸出100KV的高壓脈沖。經(jīng)過選材和設(shè)計(jì)，整體裝置可靠性強(qiáng)，體積小，質(zhì)量在100克以內(nèi)，可以掛載在小型獵物身上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.激光射擊光電轉(zhuǎn)換器觸發(fā)打獵裝置，其特征在于:包括發(fā)射部分和接收觸發(fā)部分，發(fā)射部分包括計(jì)時(shí)開關(guān)模塊、激光管和調(diào)制發(fā)射管，調(diào)制發(fā)射管輸出調(diào)制信號(hào)到與激光管互連的三極管的基極以驅(qū)動(dòng)和控制激光管產(chǎn)生固定脈沖頻率的激光，激光管的負(fù)極連接該三極管的集電極，接收觸發(fā)部分包括激光接收管、延時(shí)開關(guān)模塊和特斯拉線圈高壓包，激光接收管接收來(lái)自激光管發(fā)射的固定頻率的激光，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，觸發(fā)延時(shí)開關(guān)模塊，接通特斯拉線圈高壓包輸出特定時(shí)間的高壓脈沖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光射擊光電轉(zhuǎn)換器觸發(fā)打獵裝置，其特征在于所述調(diào)制發(fā)射管輸出的調(diào)制信號(hào)為PWM方波。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光射擊光電轉(zhuǎn)換器觸發(fā)打獵裝置，其特征在于所述PffM方波的占空比可調(diào)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光射擊光電轉(zhuǎn)換器觸發(fā)打獵裝置，其特征在于所述激光管發(fā)射的激光的脈沖頻率范圍為140KHz?220KHz，激光波長(zhǎng)范圍在280nm?880nmo5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光射擊光電轉(zhuǎn)換器觸發(fā)打獵裝置，其特征在于所述激光波長(zhǎng)為650nm的紅光。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光射擊光電轉(zhuǎn)換器觸發(fā)打獵裝置，其特征在于所述激光管與電位器串聯(lián)，調(diào)節(jié)電位器阻值可以控制激光管的電流，達(dá)到調(diào)節(jié)激光光強(qiáng)的作用。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光射擊光電轉(zhuǎn)換器觸發(fā)打獵裝置，其特征在于所述發(fā)射部分和接收觸發(fā)部分都包含分壓穩(wěn)流作用的保護(hù)電路。
【文檔編號(hào)】A01M31/00GK105918307SQ201610270649
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】夏瑞東, 郭祥儒, 楊淵, 夏斌
【申請(qǐng)人】深圳硅基傳感科技有限公司