專利名稱：遠距離背景抑制光電傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及傳感器，更具體地說，是涉及一種遠距離背景抑制光電傳感器。
背景技術(shù)：
漫反射型光電傳感器，是技術(shù)成熟且應(yīng)用范圍很廣泛的一種傳感器類型。發(fā)光器發(fā)出的光線射到目標(biāo)物體上，形成漫反射，一部分光線被反射到接收端，傳感器可以根據(jù)接收信號的幅值判斷是否有物體，但是這種檢測方式在對于低反光率的目標(biāo)物檢測距離衰減嚴(yán)重或漏檢。背景抑制型光電傳感器，檢測結(jié)果只與檢測距離有關(guān)，而與物體表面顏色和反光率無關(guān)，可以適用于檢測明亮顏色背景表面的暗色目標(biāo)體，因此是一種更可靠的檢測方式，在很多場合得到了客戶的認(rèn)可。背景抑制功能的實現(xiàn)是利用了光學(xué)三角測距原理，不同距離的物體反射回來的光線，經(jīng)過接收透鏡聚焦后形成的光斑位置不同，傳感器檢測光斑位置判定物體是否在關(guān)斷點內(nèi)，實現(xiàn)了檢測距離不衰減，現(xiàn)有的實現(xiàn)方案主要有兩種:一是采用光電位置傳感器PSD器件進行接收光斑位置檢測，通過光斑位置其可以判斷目標(biāo)物的距離遠近；二是采用雙單元接收二極管，鑒別光斑位置在近光區(qū)和遠光區(qū)域的分布差值，判斷物體距離。但是現(xiàn)有的背景抑制光電傳感器存在以下的問題:I)實現(xiàn)遠距離檢測很困難，無法滿足遠距離用戶的要求。若采用PSD器件，盡管各被測物之間的距離相同，但是成像的光點位置距離卻不同，即通過幾何光學(xué)可以很容易看出，遠端物體改變同樣的距離，成像的角度改變很少，因此使用PSD檢測遠端物體距離誤差會增大，在設(shè)計上很難消除此誤差；若采用雙單元接收二極管的方案，其更適合做遠端物體的檢測，但是目標(biāo)物距離的變長，接收器件的接收幅值會衰減很多，甚至被電路噪聲淹沒，信號的調(diào)理難度非常大，現(xiàn)有電路方案只能實現(xiàn)檢測量程小于I米的傳感器。2、背景抑制光電傳感市`場上普遍功能比較單一，由于其實用范圍越來越廣泛，應(yīng)用的方式和場合越來越多，現(xiàn)場經(jīng)常需要使用前后延時的設(shè)置、輸出形式的NPN和PNP選擇、常開常閉模式的選擇、按鍵的鎖定、遠程控制等功能進行設(shè)置，但是缺少同時具備這些功能的背景抑制光電傳感器。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種遠距離背景抑制光電傳感器。為達到上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案:一種遠距離背景抑制光電傳感器，包括外殼,夕卜殼內(nèi)設(shè)有電路板，電路板上包括MCU、接收及信號檢測電路、發(fā)射LED及驅(qū)動電路、NPN/PNP輸出電路以及電源電路，所述MCU與所述發(fā)射LED及驅(qū)動電路的輸入端相連，所述接收及信號檢測電路的輸出端與所述MCU相連；所述MCU還與所述NPN/PNP輸出電路的輸入端相連；所述電源電路用于給電路板提供恒壓電源。[0010]所述發(fā)射LED及驅(qū)動電路包括發(fā)射器以及與發(fā)射器相連的發(fā)射脈沖驅(qū)動電路，所述發(fā)射脈沖驅(qū)動電路與所述MCU相連。所述接收及信號檢測電路包括雙單元接收二極管，與雙單元接收二極管依次連接的雙路前置放大電路、差分放大電路、放大電路以及同步檢測控制電路，所述同步檢測控制電路與所述MCU相連；所述同步檢測控制電路還通過噪聲消除電路與閾值比較電路相連；所述MCU還與閾值比較電路以及參考電壓補償電路相連；所述閾值比較電路與參考電壓補償電路相連。還包括NPN/PNP輸出電路遠程控制接口，所述NPN/PNP輸出電路遠程控制接口與所述NPN/PNP輸出電路以及所述電源電路相連。還包括按鍵，所述按鍵與MCU相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實用新型的遠距離背景抑制光電傳感器具有以下的有益效果:通過對于信號檢測電路的改進，增強了對微弱信號的處理能力，檢測距離被提高到2米，為市場對遠距離背景抑制光電傳感器的需求，提供了解決方案，這使得背景抑制光電傳感器在包裝、物流、工業(yè)控制等領(lǐng)域應(yīng)用更為廣泛。

圖1為本實用新型的一種遠距離背景抑制光電傳感器的原理示意圖；圖2為本實用新 型的一種遠距離背景抑制光電傳感器的信號檢測原理示意圖；圖3為圖2中的雙單元接收二極管以及雙路前置放大電路的電路示意圖；圖4為圖2中的放大電路以及同步檢測控制電路的電路示意圖；圖5為圖1中的NPN/PNP輸出電路遠程控制接口的電路示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。請參閱圖1所示的一種遠距離背景抑制光電傳感器，電路板上主要包括MCU、接收及信號檢測電路、發(fā)射LED及驅(qū)動電路以及NPN/PNP輸出電路，MCU與發(fā)射LED及驅(qū)動電路的輸入端相連，接收及信號檢測電路的輸出端與MCU相連；MCU還與NPN/PNP輸出電路的輸入端相連。NPN/PNP輸出電路還與NPN/PNP輸出電路遠程控制接口與相連。結(jié)構(gòu)部分包括接收/發(fā)射透鏡，鏡架結(jié)構(gòu)，螺紋調(diào)節(jié)旋鈕、濾光板、燈罩結(jié)構(gòu)以及傳感器密封外殼等。本實用新型的遠距離背景抑制光電傳感器仍然采用了光學(xué)三角測距原理，區(qū)分近光區(qū)域和遠光區(qū)域接收光幅值的強弱，判斷物體是否在關(guān)斷點之內(nèi)。電源電路用于給電路板提供穩(wěn)定可靠的恒壓電源。再請參閱圖2所示，發(fā)射LED及驅(qū)動電路包括發(fā)射器2以及與發(fā)射器2相連的發(fā)射脈沖驅(qū)動電路1，發(fā)射脈沖驅(qū)動電路I的輸入端與MCUlO相連。接收及信號檢測電路包括雙單元接收二極管4以及與雙單元接收二極管4相連的信號檢測電路，信號檢測電路包括雙路前置放大電路5以及與雙路前置放大電路5依次連接的差分放大電路6、放大電路7以及同步檢測控制電路8，同步檢測控制電路8與所述MCUlO相連；同步檢測控制電路8還通過噪聲消除電路9與閾值比較電路12相連；MCUlO還與閾值比較電路12以及參考電壓補償電路11相連；閾值比較電路12與參考電壓補償電路11相連。本實用新型的一種遠距離背景抑制光電傳感器的工作原理如下:當(dāng)雙單元接收二極管4接收到被檢測物3的信號后，經(jīng)過雙路前置放大電路5、差分放大電路6以及放大電路7的三級放大后，使放大倍數(shù)提高了很多，但是運算放大電路倍數(shù)增加必將把噪聲信號同時放大，給檢測結(jié)果帶來了很多不穩(wěn)定因素，為了解決此技術(shù)難點，另外添加了同步檢測控制電路8，由于同步檢測的引入，再配合后端的噪聲消除電路9的濾波，構(gòu)成了可以消除非信號頻段的噪聲干擾。為了適應(yīng)更寬的檢測范圍，對于閾值比較電路12也做了很大的改進，為閾值設(shè)定了參考電壓補償電路11，同步檢測控制電路8的同步信號和參考電壓補償電路11都由MCUlO控制。再請參閱圖3所示，其中，雙單元接收二極管Dl由兩組光敏二級管組成，根據(jù)裝配的位置不同被分成遠近兩個感光區(qū)域，電路把電流信號轉(zhuǎn)化電壓信號，經(jīng)運算放大器IC4A和IC4B分別對其進行信號的放大處理。再請參閱圖4所示，其中放大電路7為放大器IC3B，MCU控制了同步檢測控制電路的時序脈沖，實現(xiàn)了結(jié)果檢測與發(fā)射同步，電阻R29和電容C15可對信號進行的篩選處理，MCU再根據(jù)不同檢測狀態(tài)控制PNP型三極管T3或NPN型三極管T4的工作狀態(tài)，形成對參考電壓閾值補償。圖5為NPN/PNP輸出電路遠程控制接口的電路圖。
本實用新型的一種遠距離背景抑制光電傳感器不僅提升了檢測距離，同時也集成了很多按鍵設(shè)定功能，通過燈罩結(jié)構(gòu)中的按鍵可以實現(xiàn)如:前后延時的設(shè)置、輸出形式的NPN和PNP選擇、常開常閉模式的選擇、按鍵的鎖定、遠程控制等功能，對于應(yīng)用系統(tǒng)的自動化程度提高，以及智能化控制的實現(xiàn)，提供更適合的傳感器解決方案。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的目的，而并非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種遠距離背景抑制光電傳感器，包括外殼，外殼內(nèi)設(shè)有電路板，其特征在于: 電路板上包括MCU、接收及信號檢測電路、發(fā)射LED及驅(qū)動電路、NPN/PNP輸出電路以及電源電路，所述MCU與所述發(fā)射LED及驅(qū)動電路的輸入端相連，所述接收及信號檢測電路的輸出端與所述MCU相連；所述MCU還與所述NPN/PNP輸出電路的輸入端相連； 所述電源電路用于給電路板提供 恒壓電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠距離背景抑制光電傳感器，其特征在于: 所述發(fā)射LED及驅(qū)動電路包括發(fā)射器以及與發(fā)射器相連的發(fā)射脈沖驅(qū)動電路，所述發(fā)射脈沖驅(qū)動電路與所述MCU相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠距離背景抑制光電傳感器，其特征在于: 所述接收及信號檢測電路包括雙單元接收二極管，與雙單元接收二極管依次連接的雙路前置放大電路、差分放大電路、放大電路以及同步檢測控制電路，所述同步檢測控制電路與所述MCU相連； 所述同步檢測控制電路還通過噪聲消除電路與閾值比較電路相連； 所述MCU還與閾值比較電路以及參考電壓補償電路相連； 所述閾值比較電路與參考電壓補償電路相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠距離背景抑制光電傳感器，其特征在于: 還包括NPN/PNP輸出電路遠程控制接口，所述NPN/PNP輸出電路遠程控制接口與所述NPN/PNP輸出電路以及所述電源電路相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的遠距離背景抑制光電傳感器，其特征在于: 還包括按鍵，所述按鍵與MCU相連。
專利摘要本實用新型公開了一種遠距離背景抑制光電傳感器,包括外殼，外殼內(nèi)設(shè)有電路板，電路板上包括MCU、接收及信號檢測電路、發(fā)射LED及驅(qū)動電路以及NPN/PNP輸出電路，所述MCU與所述發(fā)射LED及驅(qū)動電路的輸入端相連，所述接收及信號檢測電路的輸出端與所述MCU相連；所述MCU還與所述NPN/PNP輸出電路的輸入端相連。通過對于信號檢測電路的改進，增強了對微弱信號的處理能力，檢測距離被提高到2米，為市場對遠距離背景抑制光電傳感器的需求，提供了解決方案，這使得背景抑制光電傳感器在包裝、物流、工業(yè)控制等領(lǐng)域應(yīng)用更為廣泛。
文檔編號G01S7/495GK203149122SQ201320150469
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者祁偉光 申請人:上海蘭寶傳感科技股份有限公司