專利名稱：紅外led光源測(cè)距的光電傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種紅外LED光源測(cè)距的光電傳感器，應(yīng)用于城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門(mén)，紅外LED光源測(cè)距和AD采樣相結(jié)合用于屏蔽門(mén)和列車(chē)門(mén)間隙滯留乘客的探測(cè)。
背景技術(shù)：
隨著地鐵在城市中的興起，逐漸成為人們出行的重要交通工具。地鐵在方便人們出行的同時(shí)，也帶來(lái)了一些安全隱患。為了確保行車(chē)安全，列車(chē)和屏蔽門(mén)必須滿足一定的限界要求，造成關(guān)閉后的屏蔽門(mén)和列車(chē)門(mén)之間存在一定的間隙。乘客一旦滯留在該區(qū)域，列車(chē)啟動(dòng)后會(huì)導(dǎo)致重大傷人事故。通過(guò)在屏蔽門(mén)和列車(chē)門(mén)間隙安裝探測(cè)傳感器對(duì)滯留乘客進(jìn)行探測(cè)，可以保障安全。目前市場(chǎng)上有以檢測(cè)光線遮擋為基本原理的安全光幕傳感器、基于漫反射AD采樣原理的傳感器、基于激光測(cè)距原理的傳感器、基于超聲波測(cè)距原理的傳感器。 以檢測(cè)光線遮擋為基本原理的安全光幕傳感器只能應(yīng)用在地鐵直線站臺(tái)上，且不能提供遮擋物的具體位置，因而不能實(shí)現(xiàn)對(duì)屏蔽門(mén)單元門(mén)的控制?；诼瓷銩D采樣原理的傳感器無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)背景的細(xì)微變化，也無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)的震動(dòng)環(huán)境，誤報(bào)警率高?；诩す鉁y(cè)距原理的傳感器造價(jià)昂貴，而且均是單一光束工作，不能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域掃描的要求?；诔暡y(cè)距原理的傳感器因?yàn)椴ㄊ禽^大而且方向難以控制，因此也不適應(yīng)在這種狹窄場(chǎng)合中應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種紅外LED光源測(cè)距的光電傳感器，可以裝配在單一屏蔽門(mén)頂部實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)屏蔽門(mén)與列車(chē)門(mén)間隙的探測(cè)，且穩(wěn)定可靠能良好適應(yīng)背景情況的變化，同時(shí)滿足現(xiàn)場(chǎng)限位要求。本實(shí)用新型的目的是以如下方式實(shí)現(xiàn)的該光電傳感器包含裝于屏蔽門(mén)頂部的多組紅外LED測(cè)距單元和AD采樣單元,紅外LED測(cè)距單元包括發(fā)光單元、受光單元和計(jì)時(shí)單元，發(fā)光單元、受光單元連接AD采樣單元，AD采樣單元接入發(fā)光單元的輸入信號(hào)端，受光單元的輸出端還連入計(jì)時(shí)單元，計(jì)時(shí)單元連入AD采樣單元的微處理器。多組紅外LED測(cè)距單元和AD采樣單元形成探測(cè)光幕，全面覆蓋屏蔽門(mén)和列車(chē)門(mén)間隙，實(shí)現(xiàn)對(duì)該間隙滯留乘客的探測(cè)。具體連接電路為AD采樣單元由微處理器、譯碼電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊、控制輸出模塊構(gòu)成，微處理器的發(fā)光觸發(fā)脈沖連接至發(fā)光單元，微處理器的位控編碼接入譯碼電路，譯碼電路的位控信號(hào)接入發(fā)光單元和受光單元，受光單元的輸出端接A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊連接微處理器；處理器的發(fā)光觸發(fā)脈沖中的START信號(hào)接入計(jì)時(shí)單元，受光單元的輸出端連接觸發(fā)停止信號(hào)發(fā)生單元，觸發(fā)停止信號(hào)發(fā)生單元輸出的STOP信號(hào)連接計(jì)時(shí)單元，計(jì)時(shí)單元經(jīng)過(guò)SPI通道與微處理器連接，微處理器的輸出端連接控制輸出模塊。發(fā)光單元發(fā)射高能量脈沖紅外光，遇障礙物后反射回傳感器被受光單元接收到。所述計(jì)時(shí)單元測(cè)量從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔，即紅外光線的飛行時(shí)間。根據(jù)S=VXt/2可以得知障礙物與傳感器之間的距離，其中S :距離；v :光速；t :光線飛行時(shí)間。當(dāng)乘客滯留在屏蔽門(mén)和列車(chē)門(mén)間隙時(shí)，紅外光經(jīng)滯留乘客反射回傳感器，傳感器測(cè)得距離值和無(wú)乘客時(shí)不一致，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)乘客的探測(cè)。AD采樣單元采樣返回的紅外光脈沖信號(hào)強(qiáng)度。由于使用了紅外LED作為發(fā)光光源，反射物反射率變化較大時(shí)會(huì)對(duì)測(cè)距精度產(chǎn)生一定的影響。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證在固定位置，傳感器接受到的信號(hào)強(qiáng)度與距離測(cè)量值一一對(duì)應(yīng)。因此在設(shè)計(jì)中充分利用這個(gè)特性，在測(cè)量距離的同時(shí)也采集反射信號(hào)的強(qiáng)度，當(dāng)距離測(cè)量值和幅值不滿足對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，視為探測(cè)到乘客滯留。本實(shí)用新型使用LED作為測(cè)距光源，使用壽命長(zhǎng)，降低了光學(xué)探測(cè)源成本；改用LED光源后相比激光光源對(duì)人眼更加安全；通過(guò)A/D采樣和測(cè)距相結(jié)合的方式在保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性情況下，有效提高了系統(tǒng)檢測(cè)的安全性；實(shí)現(xiàn)測(cè)距單元的陣列組合探測(cè)，可以任意擴(kuò)展和改變測(cè)量區(qū)域；通過(guò)對(duì)單元屏蔽門(mén)的探測(cè)和控制，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并確定滯留乘客 位置。

圖I是本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型包含裝于屏蔽門(mén)頂部的多組紅外LED測(cè)距單元和AD采樣單元，AD采樣單元由微處理器I、譯碼電路8、A/D轉(zhuǎn)換模塊5、控制輸出模塊14構(gòu)成，紅外LED測(cè)距單元包括發(fā)光單元3、受光單元4和計(jì)時(shí)單元2。微處理器I的發(fā)光觸發(fā)脈沖6連接至發(fā)光單元3，微處理器I的位控編碼7接入譯碼電路8，譯碼電路8的位控信號(hào)9接入發(fā)光單元3和受光單元4，受光單元4的輸出端接A/D轉(zhuǎn)換模塊5，A/D轉(zhuǎn)換模塊5連接微處理器I ;處理器I的發(fā)光觸發(fā)脈沖6中的START信號(hào)10接入計(jì)時(shí)單元2，受光單元4的輸出端連接觸發(fā)停止信號(hào)發(fā)生單元12，觸發(fā)停止信號(hào)發(fā)生單元12輸出的STOP信號(hào)11連接計(jì)時(shí)單元2，計(jì)時(shí)單元2經(jīng)過(guò)SPI通道13與微處理器I連接，微處理器I的輸出端連接控制輸出模塊14。傳感器采用高速逐位掃描工作方式，各探測(cè)單元分時(shí)工作，可避免各探測(cè)光束之間的相互干擾。微處理模器I給譯碼電路8提供位控編碼7，經(jīng)譯碼電路8譯碼生成位控信號(hào)9逐次控制發(fā)光單元3、受光單元4工作。發(fā)光單元3在位控信號(hào)9的控制下依次發(fā)光工作，同時(shí)將微處理器I提供的發(fā)光觸發(fā)脈沖6轉(zhuǎn)換成寬度符合要求的發(fā)光脈沖,最終發(fā)出高能量脈沖紅外光。發(fā)光觸發(fā)脈沖6同時(shí)形成START信號(hào)10。受光單兀4在位控信號(hào)9的控制下，同步接收經(jīng)反射物返回的紅外光，并將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有一定強(qiáng)度的脈沖電信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，再通過(guò)觸發(fā)停止信號(hào)發(fā)生電路12，采用恒比定時(shí)電路對(duì)該脈沖信號(hào)進(jìn)行時(shí)刻鑒別，并最終輸出STOP信號(hào)11。計(jì)時(shí)單元2實(shí)現(xiàn)STRAT信號(hào)10和STOP信號(hào)11之間的時(shí)差測(cè)量，測(cè)量結(jié)果為32位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。微處理器I和計(jì)時(shí)單元2之間通過(guò)SPI通道13實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。首先微處理器I通過(guò)SPI通道13向計(jì)時(shí)單元2寫(xiě)入數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行初始化。計(jì)時(shí)結(jié)束后微處理器I可通過(guò)SPI通道從計(jì)時(shí)單元2讀取時(shí)差測(cè)量結(jié)果，再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理將其轉(zhuǎn)換為距離數(shù)據(jù)。受光單元4接收的脈沖紅外光同時(shí)送入A/D轉(zhuǎn)換模塊5。A/D轉(zhuǎn)換模塊5實(shí)現(xiàn)返 回信號(hào)強(qiáng)度的采集，并將幅值信息送入微處理器I同距離數(shù)據(jù)形成關(guān)聯(lián)用于控制判斷。當(dāng)任何一個(gè)或多個(gè)探測(cè)單元探測(cè)到乘客滯留時(shí)，輸出控制模塊14均輸出報(bào)警信號(hào)并切斷安全回路，以保證滯留乘客人身安全。
權(quán)利要求1.一種紅外LED光源測(cè)距的光電傳感器，包含裝于屏蔽門(mén)頂部的多組紅外LED測(cè)距單元和AD采樣單元，其特征在于紅外LED測(cè)距單元包括發(fā)光單元(3)、受光單元(4)和計(jì)時(shí)單元(2)，發(fā)光單元(3)、受光單元(4)連接AD采樣單元，AD采樣單元接入發(fā)光單元(3)的輸入信號(hào)端，受光單元(4)的輸出端還連入計(jì)時(shí)單元(2)，計(jì)時(shí)單元(2)連入AD采樣單元的微處理器(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅外LED光源測(cè)距的光電傳感器，其特征在于AD采樣單元由微處理器(I)、譯碼電路(8)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(5)、控制輸出模塊(14)構(gòu)成，微處理器(I)的發(fā)光觸發(fā)脈沖(6)連接至發(fā)光單元(3)，微處理器(I)的位控編碼(7)接入譯碼電路(8)，譯碼電路(8)的位控信號(hào)(9)接入發(fā)光單元(3)和受光單元(4)，受光單元(4)的輸出端接A/D轉(zhuǎn)換模塊(5)，A/D轉(zhuǎn)換模塊(5)連接微處理器(I);微處理器(I)的發(fā)光觸發(fā)脈沖(6)中的START信號(hào)(10)接入計(jì)時(shí)單元(2)，受光單元(4)的輸出端連接觸發(fā)停止信號(hào)發(fā)生單元(12)，觸發(fā)停止信號(hào)發(fā)生單元(12)輸出的STOP信號(hào)(11)連接計(jì)時(shí)單元(2)，計(jì)時(shí)單元(2)經(jīng)過(guò)SPI通道(13)與微處理器(I)連接，微處理器(I)的輸出端連接控制輸出模塊(14)。
專利摘要一種紅外LED光源測(cè)距的光電傳感器，包含裝于屏蔽門(mén)頂部的多組紅外LED測(cè)距單元和AD采樣單元，紅外LED測(cè)距單元包括發(fā)光單元、受光單元和計(jì)時(shí)單元，發(fā)光單元、受光單元連接AD采樣單元，AD采樣單元接入發(fā)光單元的輸入信號(hào)端，受光單元的輸出端還連入計(jì)時(shí)單元，計(jì)時(shí)單元連入AD采樣單元的微處理器。多組紅外LED測(cè)距單元和AD采樣單元形成探測(cè)光幕，全面覆蓋屏蔽門(mén)和列車(chē)門(mén)間隙，實(shí)現(xiàn)對(duì)該間隙滯留乘客的探測(cè)。本實(shí)用新型使用LED作為測(cè)距光源，使用壽命長(zhǎng)，降低了光學(xué)探測(cè)源成本；對(duì)人眼更加安全；A/D采樣和測(cè)距相結(jié)合，提高了系統(tǒng)檢測(cè)的安全性；實(shí)現(xiàn)測(cè)距單元的陣列組合探測(cè)，可以任意擴(kuò)展和改變測(cè)量區(qū)域；通過(guò)對(duì)單元屏蔽門(mén)的探測(cè)和控制，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并確定滯留乘客位置。
文檔編號(hào)G01S17/08GK202676912SQ20122034533
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者王振偉, 李英杰, 翟瑞占, 王勝滔, 韓長(zhǎng)偉, 姜新軍, 杜仲平, 馬玉慧, 鄭立君, 張賢金, 馬騰飛 申請(qǐng)人:濟(jì)寧科力光電產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司