一种对射式光电传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种对射式光电传感器，包括发射传感器和接收传感器，发射传感器包括电连接的单片机、电源电路和电源指示灯、发射端旋转电位器和频率指示灯、红外发射管和驱动电路，以及发射透镜和滤光板，接收传感器包括电连接的包括内部集成比较器和AD转换的微处理器、接收电路、运算放大电路、输出控制电路、电位器调节NO/NC电路、接收端旋转电位器及频率指示灯，以及滤光板和包括接收透镜的滤光片。当接收传感器的接收端旋转电位器切换到“1”时，接收端频率指示灯被点亮，接收传感器接收识别发射传感器在发射端频率指示灯点亮状态下所产生的发射脉冲。
【专利说明】一种对射式光电传感器
【技术领域】
[0001]本发明属于传感器【技术领域】，特别涉及一种对射式光电传感器。
【背景技术】
[0002]常规对射式光电传感器，和常规漫反射式光电传感器不同，它的发射器和接收器是分离的，由于它是直接接收发射器发出的光线，这样光线衰减少，利用率高，且受灰尘影响小，因此它的距离可以做的比较远，由于对检测物体表面没有要求，所以应用比较广泛。
[0003]常规对射式光电传感器主要是通过硬件实现的，它的主要实现方式有2种:
[0004]第一种是通过对接收管信号的耦合放大，放大后的信号对电容进行充电或者放电，当电容电压超过上限阈值或者低于下限阈值时，驱动输出电路执行输出控制；
[0005]第二种是通过硬件选频电路，对接收信号进行频率检测，通过检测信号的频率是否满足要求，来执行输出控制。
[0006]这2种方案均能保证常规对射式光电传感器在无强磁干扰或无相互干扰的情况下正常工作，所以在使用的时候，对应用的环境场合有一定的要求
[0007]如图1所示，第一种方案，发射电路发射出固定频率的红光或者红外光，接收电路通过接收管接收到发射的光线，经过耦合电容耦合后，对信号进行放大处理，利用放大后的信号对电容进行充放电；在没有物体遮挡接收传感器的情况下，由于接收器持续的接收光信号，通过耦合放大，对电容充电，使电容电平上升，达到上限阈值时，驱动施密特反向器执行输出控制；当有物体经过或者接收器被遮挡时，电容处于放电状态，由于没有耦合放大的光信号给电容充电，电容处于放电状态，电容电压会迅速下降，当下降到低于下限阈值时，驱动施密特反向器执行输出控制。
[0008]如图2所示，第二种方案，采用选频电路的方案，硬件发射电路发射出含有2个连续小脉冲的固定频率的红光或者红外光，接收管通过电容耦合后，经三极管放大、运算放大后，进行阈值比较，比较后的信号通过信号选频电路，选出符合频率的含有2个连续小脉冲作为有效信号，而对单脉冲信号无效，从而达到输出控制的目的。
[0009]可见现有技术中，发射电路多为晶体振荡电路、反向振荡电路、555定时器电路所组成，这种电路，频率调节不方便，受温度影响大，且精度差。接收电路往往比较复杂，组成电路多为三极管、运放、反向器、比较器等等，且只能工作在无干扰的环境条件下或者干扰比较小的场合，而对于密集型的电磁干扰，毫无处理能力。无论是通过电容充放电，还是通过信号选频电路，对于电磁干扰或者是传感器之间的相互干扰信号，都没有识别能力，只能作为有效信号进行处理，所以处理结果可靠性比较差，很容易产生误动作。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种对射式光电传感器，以解决现有技术依赖硬件实现的弊端。
[0011]本发明的技术方案是，一种对射式光电传感器，包括发射传感器和接收传感器，发射传感器包括电连接的单片机、电源电路和电源指示灯、发射端旋转电位器和频率指示灯、红外发射管和驱动电路，以及发射透镜和滤光板，接收传感器包括电连接的包括内部集成比较器和AD转换的微处理器、接收电路、运算放大电路、输出控制电路、电位器调节NO/NC电路、接收端旋转电位器及频率指示灯，以及滤光板和包括接收透镜的滤光片，
[0012]当发射端旋转电位器切换到“1”，发射端频率指示灯点亮，发射传感器通过单片机
产生调制波来驱动红外发射管，发射的周期脉冲为，{al,a2, a3，......，an}，脉冲宽度均为
5微秒，al与a2间的脉冲间隔为215微秒，a2与a3间的脉冲间隔为255微秒，a3与a4间的脉冲间隔为215微秒，a4与a5间的脉冲间隔为255微秒，......以此类推，
[0013]当发射端旋转电位器切换到“0”，发射端频率指示灯熄灭，发射传感器通过单片机
产生调制波来驱动红外发射管，发射的周期脉冲为，{bl,b2,b3,......,bn},脉冲宽度均为
5微秒，bl与b2间的脉冲间隔为185微秒，b2与b3间的脉冲间隔为285微秒，b3与b4间的脉冲间隔为185微秒，b4与b5间的脉冲间隔为285微秒，......以此类推，
[0014]当接收传感器的接收端旋转电位器切换到“ I”时，接收端频率指示灯被点亮，接收传感器接收识别发射传感器在发射端频率指示灯点亮状态下所产生的发射脉冲，
[0015]当接收传感器的接收端旋转电位器切换到“O”时，接收端频率指示灯被熄灭，接收传感器接收识别发射传感器在发射端频率指示灯熄灭状态下所产生的发射脉冲。
[0016]本发明的传感器发射电路是通过单片机来设定发射脉冲，接收电路是通过微控制器来处理接收信号，通过严谨、合理、高效的算法，准确识别出发射电路产生的特征脉冲，从而去除干扰脉冲信号，使检测结果更加可靠稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是现有技术中的一种电路原理图。
[0018]图2是现有技术中的另一种电路原理图。
[0019]图3是本发明的系统原理图。
[0020]图4是本发明中发射脉冲的一种波形图。
[0021]图5是本发明中的发射脉冲的一种波形图。
【具体实施方式】
[0022]如图3所示，发射传感器的电路通过PIC单片机产生调制波来驱动红外发射管，比起硬件电路来，它可以方便、灵活的产生各种调制波；出于抗电磁干扰和相互干扰的考滤，我们增加了旋转电位器SI，当旋转电位器切换到VDD时，频率指示灯D5被点亮，单片机所产生的发射频率为:当旋转电位器切换到GND时，频率指示灯D5被关闭，单片机所产生的发射频率为:
[0023]接收传感器的接收电路选用低成本高性能的ARM芯片作为主处理器，它资源丰富、运行速度快、支持JTAG调试等；接收器的主要工作原理是通过捕捉触发ARM内部比较器中断信号的时间，并通过合理、严谨的算法计算出脉冲之间的时间间隔，通过这些时间间隔，我们可以判断触发信号是有用信号还是干扰信号，从而进行输出控制。
[0024]接收部分针对发射部分通过旋转电位器来切换发射频率的方案，也做了针对性的处理，当接收电路的旋转电位器SI切换到VDD时，接收端频率指示灯D7被点亮，接收电路就会处理发射电路频率指示灯点亮状态下所产生的发射频率；而当接收电路的旋转电位器SI切换到GND时，接收电路就会处理发射电路频率指示灯关闭状态下所产生的发射频，这样的话，在有相互干扰的情况下，可以通过旋转电位器切换发射与接收的频率，使相邻传感器之间的频率不同，就可以避免相互干扰。
[0025]具体接收部分的技术方案分3部分，第一部分:主控函数；第二部分:通过比较器中断的方式，准确捕捉触发比较器中断的接收信号的时时刻，无论是有用信号还是干扰信号，统统记录在数组中；第三部分:脉冲特征识别，通过处理数组中记录的数据，并计算出它们之间的时间间隔，通过这些时间间隔来区分是有用信号还是干扰信号；第四部分，采样结果处理及输出控制。具体方案如下:
[0026]第一部分，主控函数:通过检测旋转电位器的高低电平，来选择特征识别信号频率的上限或者下限范围，然后通过脉冲特征识别，计算出单次采样结果，通过滤波算法对采样结果进行处理，并执行输出控制。
[0027]第二部分，准确捕捉触发比较器中断接收信号的时刻:中断服务函数，是软件处理的关键模块之一，对传感器抗干扰能力起着关键性的作用；它代码简洁、运行速度快、执行效率高。无论任何信号触发的比较器中断，都会通过定时器I记录当前时刻的值并保存到定义好的数组中，以供脉冲特征识别处理，也就是筛选出有用的脉冲信号，去除干扰信号；
[0028]第二部分脉冲特征识别处理，通过脉冲特征识别处理，筛选出有用信号，去除不符合要求的干扰信号；其主要算法是通过计算数组中新数据脉冲的时间间隔，来判断特征脉冲是否是满足要求，如果满足要求，采样结果置I，不满足要求，采样结果清O:
[0029]第四部分采样结果处理及输出控制:由于干扰信号的存在，采样结果的准确性不能保证是100%没有问题的，可能会加杂有个别的干扰信号，所以，为保证采样结果稳定可靠，我们采取了一定的容错处理措施一一平滑滤波处理，确保在有I到2个的干扰信号的情况下，不会影响到输出结果。
[0030]本发明通过特征脉冲处理的方式解决了硬件方式下没有干扰处理能力的问题，通过旋转电位器切换频率的方式解决了相互干扰的问，使脉冲特征识别对射式光电传感器的应用领域更加广泛；同时电路也得到了简化，大幅提升了原有硬件电路方案的性能价格比。
【权利要求】
1.一种对射式光电传感器,包括发射传感器和接收传感器,其特征在于,发射传感器包括电连接的单片机、电源电路和电源指示灯、发射端旋转电位器和频率指示灯、红外发射管和驱动电路，以及发射透镜和滤光板，接收传感器包括电连接的包括内部集成比较器和AD转换的微处理器、接收电路、运算放大电路、输出控制电路、电位器调节NO/NC电路、接收端旋转电位器及频率指示灯，以及滤光板和包括接收透镜的滤光片， 当发射端旋转电位器切换到“ I ”，发射端频率指示灯点亮，发射传感器通过单片机产生调制波来驱动红外发射管，发射的周期脉冲为，{al,a2, a3，......，an}，脉冲宽度均为5微秒，al与a2间的脉冲间隔为215微秒，a2与a3间的脉冲间隔为255微秒，a3与a4间的脉冲间隔为215微秒，a4与a5间的脉冲间隔为255微秒，......以此类推， 当发射端旋转电位器切换到“O”，发射端频率指示灯熄灭，发射传感器通过单片机产生调制波来驱动红外发射管，发射的周期脉冲为，{bl,b2,b3,......,bn},脉冲宽度均为5微秒，bl与b2间的脉冲间隔为185微秒，b2与b3间的脉冲间隔为285微秒，b3与b4间的脉冲间隔为185微秒，b4与b5间的脉冲间隔为285微秒，......以此类推， 当接收传感器的接收端旋转电位器切换到“ I”时，接收端频率指示灯被点亮，接收传感器接收识别发射传感器在发射端频率指示灯点亮状态下所产生的发射脉冲， 当接收传感器的接收端旋转电位器切换到“O”时，接收端频率指示灯被熄灭，接收传感器接收识别发射传感器在发射端频率指示灯熄灭状态下所产生的发射脉冲。
【文档编号】G01D21/00GK103743430SQ201310742994
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】祁伟光, 甘海苗, 谢勇 申请人:上海兰宝传感科技股份有限公司