一种主动式靠近感应装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种主动式靠近感应的装置，尤其涉及一种不含硬件比较器的主动式靠近感应装置。
【背景技术】
[0002]靠近感应装置作为一种自动触发装置广泛的用于各个领域和产品。目前常见的主动式红外靠近自动感应装置的结构一般如图1所示。它一般包含红外发射模块、红外感应模块、电压比较模块、逻辑判断模块组成。工作时红外发射模块在逻辑判断模块的控制下按一定的规律发射红外光;红外感应装置不断的接收同频段的红外光，并把光信号输出到电压比较模块;电压比较模块把感应光电压与设定的电压比较，如果光电压大于阈值，则认为有物体靠近红外感应装置，如果电压低于阈值，则认为没有物体靠近。
[0003]这种传统的主动红外感应装置，只要反射的红外光达到预先设定的阈值，则可以触发感应(即认为有物体靠近)，原理简单，容易实现。但是也存在明显的缺点:首先，感应区域内必须确保没有任何反射物体(即障碍物)，因为障碍物会反射红外光而导致感应装置可能一直处于触发状态;其次，无法感应物体是否正在靠近或者离开，而只能获得感应和无感应两种状态;再次，感应的灵敏度出厂即固定，无法调节(调节需要改变硬件参数，例如比较电压阈值，信号放大倍数等)，因此对于不同反色率的物体感应灵敏度相差很大。
[0004]另外，传统的主动红外感应装置包括电压比较模块，使得结构较为负责，本实用新型正是针对传统方案的这些缺陷而设计的。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型目的在于克服现有红外感应装置结构复杂，且容易因为简单阈值判断而引起的诸多缺陷，提供一种基于数字信号处理的主动红外感应装置，具体方案如下。
[0006]—种主动式靠近感应装置，其包括光发射模块、光感应模块、集成模拟数字转换器ADC的微处理器，但不包括电压比较模块;所述光发射模块的输入端和微处理器的通用I/O端口相连;所述光感应模块的输出端和微处理器的ADC的输入端相连，光感应模块输出给所述模拟数字转换器ADC输入端的是感应光对应的未经二值化即未经电压比较处理的模拟电压信号;所述微处理器控制光发射模块发射光信号，光感应模块获得对应的反射光信号输出给所述模拟数字转换器ADC，微处理器通过对所述模拟数字转换器ADC获得的感应光信号进行检测，获得感应物体的靠近、远离或不动状态。
[0007]进一步优选地，所述光发射模块发射的光线是红外光;所述光感应模块带有滤光装置，并且滤光装置的通道覆盖了光发射模块所发射的红外光的频段。
[0008]进一步优选地，所述光发射模块由晶体管电路驱动的发光二极管组成。
[0009]进一步优选地，所述光感应模块是由光敏二极管及与其串联的电阻组成。
[0010]进一步优选地，所述光感应模块还集成了信号放大器，对光信号进行放大。
[0011]进一步优选地，所述光感应模块还包括用于对感应光信号进行降噪处理的滤波器。
[0012]进一步优选地，所述光发射模块为可见光发射模块或红外光发射模块。
[0013]进一步优选地，所述光发射模块以小于200毫秒的周期发射光脉冲，光脉冲的占空比小于30%。
[0014]进一步优选地，所述光发射模块周期性发射的光脉冲经过大于IKHz的载波进行调制;所述光感应模块对接收到的光信号进行解调后才输出给微处理器。
[0015]进一步优选地，微处理器通过对ADC获得的感应光信号进行边沿检测，获得感应物体的状态(靠近，远离，不动)。
[0016]进一步优选地，微处理器在做边沿检测之前，对感应光信号进行降噪处理和消除工频干扰(50Hz或60Hz)。
[0017]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和技术效果:
[0018]1.结构更为简单，成本更低，效率更高。
[0019]2.当感应区内有其他反射物(障碍物)的情况下，也可以正常感应的其他物体进入和离开感应区；而传统感应装置在感应区域内不能有任何可以检测到的物体存在，否则将无法检测其他物体是否进入感应区。
[0020]3.本实用新型感应装置不仅可以检测是否有物体进入感应区域，而且可以通过感应光信号的变大或者变小来判断该物体是在正在靠近还是远离感应装置。
[0021]4.由于本实用新型感应装置检查的是光信号的变化量，而非绝对量，因此不仅可以使用红外光，也可以使用可见光进行感应。因为传统感应装置检查的是光信号的绝对量，因此容易受环境光的影响，因此不适宜用可见光。
【附图说明】
[0022]图1为传统主动式红外靠近自动感应装置的结构示意图。
[0023]图2为本发明的主动式靠近感应装置结构示意图。
[0024]图3为本实施例主动式感应装置光发射模块发射的光信号图。
[0025]图4和图5为本实施例主动式感应装置光光感应模块在有物体正在进入感应区时的两种情况输出的信号。
[0026]图6和图7为本实施例主动式感应装置光光感应模块在有物体正在离开感应区时的两种情况输出的信号。
[0027]图8为实例中的主动式靠近感应装置的原理图。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本实用新型的具体实施进行说明，需指出的是，本实用新型关键是对硬件结构进行改进，具体涉及的软件编程是本领域技术人员可以根据实际情况编程修改的。
[0029]如图2所示，一种主动式靠近感应装置，其包括光发射模块、光感应模块、集成模拟数字转换器ADC的微处理器(微控制器)，但不包括电压比较模块;所述光发射模块的输入端和微处理器的通用I/O端口相连;所述光感应模块的输出端和微处理器的ADC的输入端相连，光感应模块输出给所述模拟数字转换器ADC输入端的是感应光对应的未经二值化即未经电压比较处理的模拟电压信号;所述微处理器控制光发射模块发射光信号，光感应模块获得对应的反射光信号输出给所述模拟数字转换器ADC，微处理器通过对所述模拟数字转换器ADC获得的感应光信号进行检测，获得感应物体的靠近、远离或不动状态。
[0030]如图8，以下内容仅作为一个优选的实施例，主动式靠近感应装置中，微处理器Ul采用STM32F103RB，一个带有ADC的32位ARM处理器。光发射模块由红外发光二极管D2，晶体管BSS123、电阻R2和可调电阻VRl组成。光感应模块由电阻Rl和红外光敏二极管Dl组成。
[0031]本实例的工作过程如下:
[0032]1.微控制器按设定周期在PBl端口输出正脉冲，如图3所示。该脉冲信号通过Ql驱动D2按照上述正脉冲相同的周期和脉冲宽度发射红外光。
[0033]2.在感应光点亮期间，启动ADC采集光信号的强度。每个脉冲采集N个数值并取平均值作为本次脉冲接收到的光信号强度，并做记录。
[0034]3.实时对采集到的光感应的数字信号进行降噪处理(滤除噪声和工频干扰)。
[0035]4.实时对经过降噪的光感应信号进行判断，如果感应光信号在增大，并且增量和持续时间超过设定的阈值，则可以判断有物体正在进入感应区域(或者靠近光感应器)；如果光信号在变小，而且减量和持续时间超过设定的值则可以判断有物体正在离开感应区域(或者远离感应器)；如果光信号维持不变，无论光信号的大小，都是没有物体正在进入或者离开感应区。
[0036]由于本实用新型感应装置是根据感应光信号的变化情况来判断是否有物体靠近感应区域一一当感应光信号增大时，则可以判断有物体正在进入感应区域(或者靠近光感应器)；当光信号变小时，可以判断有物体正在离开感应区域(或者远离感应器)；当光信号维持不变，无论光信号的大小，都是没有物体正在进入或者离开感应区；当有物体进入感应区，并且停止在感应区内，则第二个物体进入感应区时只要不处于阴影区则都会引起感应光信号的强度变化而被检测到。
[0037]图4是在物体进入感应区前，感应区内没有可以反射感应光的物体存的情况，即感应区域内无障碍物的情况。而图5是在物体进入感应区前，感应区内已经有其他物体反射了一定量的感应光到光感应模块中的情况，即感应区域内有障碍物的情况。
[0038]图6是在物体离开感应区后，感应区内没有其他物体可以反射感应光的情况，即没有障碍物。而图7是在物体离开感应区后，感应区内仍存在其他物体反射了一定量的感应光到光感应模块中的情况，即感应区域内有障碍物。
[0039]实际应用中，可以根据被感应的物体进入和离开感应区域的速度来设定光脉冲的周期。物体移动越快，脉冲的周期应该越短。同时也可以根据噪声水平，电路的分布电容情况确定光脉冲的宽度一一光脉冲越宽，感应信号的稳定时间越长，信号采样的平均次数越多，信噪比也越大，同时也约耗电。
【主权项】
1.一种主动式靠近感应装置，其特征在于包括光发射模块、光感应模块、集成模拟数字转换器ADC的微处理器，但不包括电压比较模块;所述光发射模块的输入端和微处理器的通用I/O端口相连;所述光感应模块的输出端和微处理器的ADC的输入端相连，光感应模块输出给所述模拟数字转换器ADC输入端的是感应光对应的未经二值化即未经电压比较处理的模拟电压信号;所述微处理器控制光发射模块发射光信号，光感应模块获得对应的反射光信号输出给所述模拟数字转换器ADC，微处理器通过对所述模拟数字转换器ADC获得的感应光信号进行检测，获得感应物体的靠近、远离或不动状态。2.根据权利要求1所述的一种主动式靠近感应装置，其特征在于所述光发射模块发射的光线是红外光;所述光感应模块带有滤光装置，并且滤光装置的通道覆盖了光发射模块所发射的红外光的频段。3.根据权利要求1所述的一种主动式靠近感应装置，其特征在于所述光发射模块由晶体管电路驱动的发光二极管组成。4.根据权利要求1所述的一种主动式靠近感应装置，其特征在所述光感应模块是由光敏二极管及与其串联的电阻组成。5.根据权利要求1所述的一种主动式靠近感应装置，其特征在于所述光感应模块还集成了信号放大器，对光信号进行放大。6.根据权利要求1所述的一种主动式靠近感应装置，其特征在于所述光感应模块还包括用于对感应光信号进行降噪处理的滤波器。7.根据权利要求1所述的一种主动式靠近感应装置，其特征在于所述光发射模块为可见光发射模块或红外光发射模块。
【专利摘要】本实用新型公开一种主动式靠近感应装置，包括光发射模块、光感应模块、集成模拟数字转换器（ADC）的微处理器，但不包括电压比较模块；所述光发射模块的输入端和微处理器的通用I/O端口相连；所述光感应模块的输出端和微处理器的ADC的输入端相连，其输出给微处理器ADC输入端的是感应光对应的未经二值化即未经电压比较处理的模拟电压信号，所述微处理器控制光发射模块发射光信号，光感应模块获得对应的反射光信号并输出给ADC，微处理器通过对ADC获得的感应光信号进行检测，获得感应物体的靠近、远离或不动状态。相比传统感应装置，本实用新型结构更为简单，成本更低，效率更高，功能更强。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN205375070
【申请号】CN201521054490
【发明人】郑锡俊, 郑锡海
【申请人】广州市钛码电子科技有限公司
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2015年12月16日