CN102983849B - 休眠式对射槽型红外光电开关 - Google Patents

Abstract

本发明是一种对射式红外光电开关，用于长期工作的边缘检测和行程终端位置检测的场合，如电梯运动的平层定位检测等，具有休眠功能、抗干扰能力强、功耗低和智能化的特点；本发明采用多种稳压与保护电路，稳压范围广；由方波发生器输出信号驱动红外发射模块，接收信号经过动态交流耦合得到信号给控制输出电路，具有很强的抗干扰能力；当没有遮挡物时，采用正常方波信号驱动红外发射模块，当红外光被挡住超过一定时间后，由单片机控制进入休眠模式，红外发射管进入循环间歇工作状态(如停止100ms，发射4ms)；光线没有遮挡时，恢复常态；当档板长时间遮挡光线时，可以大大提高发射管寿命。

Description

休眠式对射槽型红外光电开关

技术领域

本发明是一种休眠式对射槽型红外光电开关，可以提高可靠性和大大延长光线遮挡时红外发射管的使用寿命，用于需要长期工作的边缘或行程终端检测的应用场合，例如电梯运行的平层定位和一些其他遮档光线产生输出定位信号的场合，是一个非常重要的检测元件，属于红外光电开关装置的改造技术。

背景技术

红外光电开关通常用于边缘或行程终端位置检测的场合，例如电梯运行的平层定位和一些其他遮档光线定位场合，是一个非常重要的检测元件，其工作的稳定性不仅关系到电梯等运动物体是否准确地检测定位，更关系到运动物体的安全性，因此提高可靠性和延长使用寿命是人们追求的目标。目前红外光电开关采用的接收处理电路，发射管也只是一种状态，不管什么情况红外发射管都是常态接通，在发射管被遮挡的非工作状态时，一直处于通电状态，严重影响使用寿命，另外可靠性和抗干扰能力也有待提高。

本发明的目的是为了克服传统的红外光电开关的缺点，提高系统可靠性和抗干扰能力；当一些场合的发射管红外光经常被处于遮挡状态时，让红外发射管处于休眠状态，大大提高红外发射管的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种休眠式对射槽型红外光电开关，用于需要长期工作的边缘或行程终端位置检测的场合，例如电梯运行的平层定位和一些其他遮档光线定位场合。在遮挡红外光线超过一定时间后，发光管能处于休眠节能的状态，大大延长发射管的使用寿命，具有强抗干扰、低能耗和智能化的特点。

本发明包括由单片机、方波发生器、控制输出、红外接收、红外发射、稳压电源等部分组成。

本发明具有多重保护和稳压电源电路，当外部瞬时电压大于50V时，有过压保护功能；当供电回路电流大于限定值时，采用可恢复保险管保护；采用输入电压钳位电路限制二级稳压电路的输入电压，保证电源电路具有较宽的稳压范围。

红外发射是通过方波发生器产生2KHz左右频率方波信号，驱动红外发射模块，并提供给触发转换电路；当没有物体阻挡红外光接收时，红外接收电路接收红外方波信号，该信号经过动态交流耦合得到低电平控制信号，控制触发转换电路驱动输出电路；当有物体阻挡红外管接收时，控制信号为高电平，并由输出高电平信号反馈到控制输入端，这样具有很强的抗干扰能力。

采用单片机控制红外发射模块的休眠模式，当没有遮挡物时，采用正常的方波信号驱动红外发射模块；当红外光被挡住超过一定时间后(如2分钟)，进入休眠模式。休眠工作方式为：停止驱动发射一定时间(如100ms)，再用相同的方波信号驱动一个短时间(如4ms)，如此循环；直到挡板离开、接收模块检测到红外光线时，恢复常态。这种方式特别适用于像电梯这类运动物体晚上长时间停止、挡板遮挡光线时的场合，大大提高光电开关的发射管寿命。

附图说明

图1是本发明的休眠式对射槽型红外光电开关电路原理图。

具体实施方式

为达到上述发明内容之目的，采用以下技术方案：如图1所示，本发明包括有方波发生器、控制输出、单片机、红外接收、红外发射、稳压电源等模块。其中单稳态多谐振荡器4538作为控制输出，是红外光电开关的核心；方波发生器输出信号驱动红外发射管，通过对射到红外接收管，给出动态交流信号控制U4：A控制输出电路；单片机负责正常与休眠状态的切换控制；稳压电源电路提供宽范围稳压和高可靠的电源。

其中由方波发生器(1)组成方波输出电路，输出2KHz的方波信号驱动红外发射管Q3，Q3由瞬变电压抑制二极管D8进行保护；这个方波信号同时输出到多谐振荡器U4：A的-T端，成为重触发信号。当对射管之间没有遮挡物时，D16接收到(红外信号)方波信号，Q6输出低电平信号，使得U1的13脚为高电平、U4：A的+T端为低电平，这时U4：A的Q端是低电平，Q4不导通，Q5导通。当对射管之间有遮挡物时，通过D16接收信号使Q6输出高电平信号，再经过U1后使U4：A的Q端为高电平，Q4导通，Q5不导通。

其中单片机HT48R01C切换控制正常与休眠状态，具体步骤包括：

(1)当对射管之间没有遮挡物时，光电开关正常工作，采用2KHz左右的正常方波信号驱动红外发射模块，HT48R01C的PA0输出高电平，而红外接收管将接收信号转换为控制信号，使U4：A输出Q端信号处于低电平。

(2)当红外光被挡住时，可由单片机HT48R01C的PA1脚检测到，并进行计时。这时U4：A输出Q端信号处于高电平，挡住超过一定时间后(如2分钟)，进入休眠模式。休眠工作方式为：PA0输出低电平信号一定时间(如100ms)，此时停止发射管(D7)Q3工作；PA0输出高电平一个短时间(如4ms)，恢复Q3工作，如此循环。

(3)当对射管之间的遮挡物离开时，光电开关立刻恢复正常工作状态。其中稳压电源电路具有多重保护和宽范围稳压，当外部瞬时电压大于50V时，由瞬变电压抑制二极管D4作为过压保护，并通过可恢复保险管RT1形成过流保护；RT1还可以对供电回路进行过流保护；由Q1、D5、D6、R4等组成输入电压钳位电路，限制二级稳压电路U3的输入电压，保证电源电路具有较宽的稳压范围。

Claims (4)

1.一种休眠式对射槽型红外光电开关装置，包括有单片机(5)、方波发生器(1)、控制输出(2)、红外接收(3)、红外发射(4)、稳压电源(6)，其中方波发生器(1)输出端分别与控制输出(2)的输入端与红外发射(4)的输入端连接，单片机(5)的输入端和输出端分别与红外接收(3)输出端和红外发射(4)的输入端连接，控制输出(2)的输入端与红外接收(3)输出端连接；其特征在于上述控制输出(2)包括单稳态多谐振荡芯片HEF4538，三极管Q4、Q5，电容C2、C3，电阻R3、R6、R7、R8、R9，肖特基二极管D10、D11，LED灯D9，单稳态多谐振荡芯片HEF4538中的RC端口与电容C2及电阻R3连接，单稳态多谐振荡芯片HEF4538中的CX端口与电容C2及地线连接，单稳态多谐振荡芯片HEF4538中的+T端口与施密特触发器HCF40106的12脚连接，单稳态多谐振荡芯片HEF4538中的-T端口与施密特触发器HCF40106的6脚连接，单稳态多谐振荡芯片HEF4538中的Q端口与LED灯D9输入端口连接，单稳态多谐振荡芯片HEF4538中的Q非端口与电阻R16、R8连接，单稳态多谐振荡芯片HEF4538中的R端口与电源VCC及电容C3连接，三极管Q5的基极与电阻R8及R9连接，三极管Q5的集电极与二极管D11的负极连接，三极管Q5的发射极与二极管D11的正极及电阻R9连接，三极管Q4的基极与电阻R6及R7连接，三极管Q4的集电极与二极管D10的负极连接，三极管Q4的发射极与二极管D10的正极及电阻R7连接，电阻R3接电源端，电容C2、C3及二极管D10、D11接地线，输出负载接口C与三极管Q5的集电极及二极管D11的负极连接，输出负载接口D与三极管Q4的集电极及二极管D10的负极连接。

2.根据权利要求1所述的休眠式对射槽型红外光电开关装置，其特征在于上述红外接收(3)包括电阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R18、R19，电容C7、C8、C9、C10、C11，三极管Q6、Q7，红外接收管D16，其中施密特触发器HCF40106的12脚与单片机HT48R01C的PA0端及单稳态多谐振荡芯片HEF4538的+T端连接，三极管Q6的基极与电阻R11、电容C7连接，三极管Q6的集电极与三极管Q7的基极、电容C11、电阻R16连接，三极管Q6的发射极与电阻R10连接，三极管Q7的基极与三极管Q6的集电极、电容C11、电阻R16、R13连接，电容C9、C10、C7、R10、R12连接地线，电阻R15、R13、电容C11接电源，红外接收管D16的正极接电容C8、电阻R18，红外接收管D16的负极接电容C9、电阻R15、R14，电阻R16接电阻R8。

3.根据权利要求1所述的休眠式对射槽型红外光电开关装置，其特征在于上述单片机(5)包括单片机HT48R01C，电容C6，电阻R17，LED灯D2，其中单片机HT48R01C的VCC端接电容C6、电源，单片机HT48R01C的VSS端连接地线，单片机HT48R01C的PA0接施密特触发器HCF40106的12脚，单片机HT48R01C的PA1接二极管D12的负极，单片机HT48R01C的PA5端接LED灯D2的负极，LED灯D2的正极接电阻R17，电阻R17接电源。

4.根据权利要求1所述的休眠式对射槽型红外光电开关装置，其特征在于上述稳压电源(6)包括场效应管Q1，保险电阻RT1，二极管D3、D4、D5、D6，电容C4、C5，电阻R4，稳压芯片7805，其中场效应管Q1漏极与二极管D3、D4负极及电容C4连接，场效应管Q1栅极与二极管D5的负极、电阻R4、二极管D6的正极连接，场效应管Q1源极与电阻R4、二极管D6负极、稳压芯片7805VI口连接，二极管D3与A接口、二极管D4负极及电容C4连接，保险电阻RT1一端与B口连接、一端与二极管D4、D5正极、电容C4、地线连接，稳压芯片7805 的V0端与电源连接，稳压芯片7805的VI端与电容C5、场效应管Q1源极、电阻R4、二极管D6负极及电阻R5连接，外接电源正极端口A与二极管D3正极连接，外接电源负极端口B与RT1连接。