CN103134529A - 光电传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光电传感器，特别涉及一种可以消除近距离检测盲区且不减小检测距离的光电传感器。该光电传感器包括将光信号变换为电信号用的串联的限流电阻和光电二极管，其中，在限流电阻的两端并联有至少一个分流支路，分流支路包含有串联的分流电阻和开关电路，开关电路在限流电阻两端的电压大于对应于该分流支路的预定电压值时接通，且在限流电阻两端电压小于该预定电压值时断开。

Description

光电传感器
技术领域
本发明涉及一种光电传感器，特别涉及一种可以消除近距离检测盲区且不减小检测距离的光电传感器。
背景技术
光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号(红外、可见及紫外光辐射)转变成为电信号的器件。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电二极管是最常见的光电变换器件，其光电流的大小与光照强度成正比，于是在与其串联的限流电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电压信号。图1是现有技术的光电传感器的结构框图。如图1所示，PD是光电二极管，用于将接收到的光信号转换为光电流；R1是限流电阻，R1的一端V1的电压的变化量与光电流的变化量相对应；框图11是放大单元，用于放大V1的电压信号；框图12是AD转换单元，将放大单元11输出的模拟信号(放大了的V1的电压信号)转换为数字信号；框图13是信号处理单元，例如为CPU，用于接收AD单元输出的数字信号，并对该数字信号进行数字信号处理，以得到需要的例如距离等信息。在这样的光电传感器中，在近距检测时，光强过强，光电流会很大，从而导致V1的变化量很大。而放大单元通常由系统的电源供电，所以放大单元的输入信号的动态范围是有限的，当V1超过放大单元的输入信号的动态范围时，就会出现饱和失真，这时光电传感器输出的电信号无法与接收到的光信号对应，即出现所谓的近距离检测盲区。此时，在现有技术中通常采用减小限流电阻R1从而减小V1的变化量来抑制饱和失真。这样的做法虽然抑制了光电传感器在近距离时的饱和失真，但是同时也减小了在远距离测量时其上产生的电信号，从而减小了光电传感器的检测距离。
发明内容
本发明为了解决现有的光电传感器中存在的上述问题而作出，提供了一种消除近距离检测盲区且不减小检测距离的光电传感器。
本发明所涉及的光电传感器，包括将光信号变换为电信号用的串联的限流电阻和光电二极管，其特征在于：在所述限流电阻的两端并联有至少一个分流支路，分流支路包含有串联的分流电阻和开关电路，开关电路在所述限流电阻两端的电压大于对应于该分流支路的预定电压值时接通，且在所述限流电阻两端电压小于该预定电压值时断开。
又，所述开关电路由串联的至少一个二极管构成，所述二极管的个数由对应于该分流支路的预定电压值决定。
又，所述开关电路由稳压管构成，所述稳压管的稳压值由对应于该分流支路的预定电压值决定。
又，所述光电传感器进一步包括：放大单元、AD转换单元和信号处理单元。其中，所述限流电阻的第一端连接电源，其第二端连接所述光电二极管的一端，所述光电二极管的另一端连接至地；所述放大单元的一输入端与所述限流电阻的第二端连接；所述AD转换单元的输入端与所述放大单元的输出端连接；所述信号处理单元的输入端与所述AD转换单元的输出端连接。
又，所述光电传感器进一步包括：串联在分流支路上的电流传感器，当分流支路接通时就检测到分流电流，此时，根据所检测到的分流电流输出控制信号至所述信号处理单元，以调节述光电传感器的转换系数。
附图说明
图1是现有技术的光电传感器的具体结构例的框图。
图2是本发明的光电传感器的具体结构例的框图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的光电传感器的具体实施方式进行详细地说明。下面所示的实施方式仅为举例说明，不应据此限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的主旨的前提下，可以进行各种在下述实施方式中未明示的变型、技术适用等。
图2是本发明所涉及的光电传感器的一个实施例的结构框图，该光电传感器2包括将光信号变换为电信号用的串联的限流电阻R1和光电二极管PD，其特征在于：在限流电阻R1的两端并联有至少一个分流支路。在该例中，例如并联有分流支路201、202、203。分流支路包含有串联的分流电阻和开关电路。在该例中，分流支路201包含有分流电阻R2和开关电路2011；分流支路202包含有分流电阻R3和开关电路2021；分流支路203包含有分流电阻R4和开关电路2031。各开关电路2011，2021，2031在限流电阻R1两端的电压分别大于各分流支路所对应的预定电压值时接通，且在限流电阻R1两端电压小于对应的预定电压值时断开。其中，限流电阻R1两端的电压分别“等于”各分流支路所对应的预定电压值时，可以归入“大于”或者“小于”的情形。
又，开关电路由串联的至少一个二极管构成(见图2)，二极管的个数由对应于该分流支路，即二极管所在支路的预定电压值决定。在该例中，开关电路2011由二极管D1构成；开关电路2021由二极管D2，D3串联构成；开关电路2031由二极管D4，D5，D6串联构成。
又，开关电路也可以由串联在分流支路上的稳压管构成(未图示)，稳压管的稳压值由对应于该分流支路的预定电压值决定。
又，开关电路也可以用三端式的器件构成。
又，限流电阻R1的第一端连接电源VCC，其第二端连接光电二极管PD的一端，光电二极管PD的另一端连接至地。
又，光电传感器2进一步包括：其一输入端连接在限流电阻R1的第二端的放大单元21；其输入端与放大单元21的输出端连接的AD转换单元22；其输入端与AD转换单元22的输出端连接的信号处理单元23。其中，作为放大单元21的一个具体结构例，可以为一个二级放大的放大单元，运算放大器A1、电阻Z1、电阻Z2和参考电压VF1构成放大单元的第一级，运算放大器A2、电阻Z3、电阻Z4和参考电压VF2构成放大单元的第二级。
又，当需要测量模拟光量大小时，光电传感器2可进一步包括：串联在分流支路例如支路201上的电流传感器241，当分流支路201中的开关电路2011接通时就检测到分流电流，此时，根据所检测到的分流电流输出控制信号CS1至信号处理单元23，以调节光电传感器2的转换系数。在图2中，作为具体结构例，在分流支路201中，串联有电流传感器241；在分流支路202中，串联有电流传感器242；在分流支路203中，串联有电流传感器243；分别用于产生控制信号CS1、CS2、CS3，以调节光电传感器2的3种不同转换系数。
如图2所示，本发明的光电传感器2与现有技术的光电传感器1的区别在于，本发明的光电传感器2增加了分流支路201、202、203和各分流支路中的电流传感器241、242、243。本发明不具体限定分流支路和电流传感器的数量，可以根据实际情况来选择分流支路和电流传感器的个数。在图2的具体结构例中以三个分流支路201，202，203来进行具体说明。分流支路201具有分流电阻R2和构成开关电路2011的二极管D1，且该分流电阻R2和二极管D1串联后并联于限流电阻R1的两端。分流支路202具有分流电阻R3和构成开关电路2021的二极管D2、D3，且该分流电阻R3和二极管D2、D3依次串联后并联于限流电阻R1的两端。分流支路203具有分流电阻R4和构成开关电路2031的二极管D4、D5、D6，且该分流电阻R4和二极管D4、D5、D6依次串联后并联于限流电阻R1的两端。电流传感器241、242、243分别串联在分流支路201、202、203中。
以下，结合图2对本发明的光电传感器2在受光距离远和近的工作过程分别进行说明。
当光电传感器2的受光距离远时，光电二极管PD接收的光强较弱，产生的光电流较小，则限流电阻R1上的压降较小，不足以导通各支路中的二极管时，分流支路201、202、203处于断开状态。接着，V1的电压信号在放大单元21中进行放大后在AD转换单元22中进行模数转换，最后转换了的数字信号在信号处理单元23中以对应于R1的光电转换系数进行数字信号处理，以得到需要的参数。
当光电传感器2的受光距离变近时，光强增大，光电流变大，在限流电阻R1两端的压降增大，当限流电阻R1两端的压降大于二极管D1的导通电压时，二极管D1导通，即分流支路201接通并进行分流，这时V1点的压降实际上由限流电阻R1和分流电阻R2并联后的电阻所产生，由于R1和R2并联后的电阻值比R1小，所以V1点电压信号减小，从而抑制了由于V1点的电压信号过大而超过放大单元的输入信号的动态范围而导致的饱和失真。接着，V1的电压信号在放大单元21中进行放大后在AD转换单元22中进行模数转换，最后转换了的数字信号在信号处理单元23中进行数字信号处理，以得到需要的参数。与此同时，串联在分流支路201上的电流传感器241检测到分流电流I201，同时产生一个与分流电流I201相对应的控制信号CS1并输出至信号处理单元23，信号处理单元23根据控制信号CS1调整光电传感器2的转换系数，使之对应于R1和R2的并联关系。
当光电传感器2的受光距离更近时，光强更强，光电流更大，这样在分流电阻R1两端的压降会更大，当分流电阻R1两端的压降大于二极管D2和D3的导通电压之和时，则二极管D1、D2、D3均导通，即分流支路201和202均接通并进行分流，这时V1点的压降实际上是电阻R1、R2和R3并联后的电阻所产生，由于R1、R2和R3并联后的电阻值比R1和R2并联后的阻值要小，则V1点的电压信号减小，从而抑制了由于V1点的电压信号过大而使得V1点的电压信号超过放大单元21的输入信号的动态范围而导致的饱和失真。接着，V1点电压信号在放大单元21中进行放大后在AD转换单元22中进行模数转换，最后转换了的数字信号在信号处理单元23中进行数字信号处理，以得到需要的参数。与此同时，串联在分流支路201上的电流传感器241检测到分流电流I201，串联在分流支路202上的电流传感器242检测到分流电流I202，同时产生一个与分流电流I201和分流电流I202分别相对应的控制信号CS1，CS2并输出至信号处理单元23，信号处理单元23根据CS1，CS2调整光电传感器2的转换系数，使之对应于电阻R1、R2和R3的并联关系。
上面描述了光电转换系数是由信号处理单元23根据控制信号CS1、CS2和CS3来进行调整的。作为变换例，该光电转换系数也可以在AD转换单元中根据控制信号CS1、CS2和CS3来进行调整(未图示)。
这里，本发明中作为开关元件的二极管可以是具有相同的单向导通阈值电压的二极管，也可以是具有不同的单向导通阈值电压的二极管。
当光电传感器2的受光距离更近时，分流支路201、202、203同时导通的状态与上述分流支路201和202同时导通的状态相似，这里不再详细描述。
这里，3个支路都处于断开状态时，转换系数取决于R1；当仅分流支路201接通时，转换系数取决于R1和R2的并联关系；当分流支路201和201接通时，转换系数取决于R1、R2和R3的并联关系；当分流支路201、202和203都接通时，转换系数取决于R1、R2、R3和R4的并联关系。当光电传感器2的受光距离逐渐变远时，光强减小，光电流变小，这样在分流电阻R1两端的压降减小，当分流电阻R1两端的压降小于二极管D2和D3的导通电压之和且大于二级管D1的导通电压时，分流支路202断开，仅分流支路201接通并进行分流；当光电传感器2的受光距离进一步变远时，光强进一步减小，光电流进一步变小，当分流电阻R1两端的压降小于二极管D1的导通电压时，分流支路201断开。
这里，作为开关元件的二极管也可以由稳压管代替。稳压管在限流电阻R1两端的电压大于预定电压值时导通，且在限流电阻R1两端电压小于预定电压值时断开。其中，“等于”可以归入“大于”或者“小于”的情况。其工作原理与上述二极管相似，这里不再详细描述。
这里，开关电路接通即其相对应的分流支路接通；开关电路断开即其相对应的分流支路断开。尽管上面结合实施方式对本发明进行了说明，但是，上述内容仅为举例说明，本发明不局限于前面所介绍的实施例，还可以在不脱离本发明的范围的前提下进行各种变化和组合。

Claims (5)

1.一种光电传感器，包括将光信号变换为电信号用的串联的限流电阻和光电二极管，其特征在于：
在所述限流电阻的两端并联有至少一个分流支路，分流支路包含有串联的分流电阻和开关电路，所述开关电路在所述限流电阻两端的电压大于对应于该分流支路的预定电压值时接通，且在所述限流电阻两端电压小于该预定电压值时断开。
2.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于：
所述开关电路由串联的至少一个二极管构成，所述二极管的个数由对应于该分流支路的预定电压值决定。
3.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于：
所述开关电路由串联在分流支路中的稳压管构成，所述稳压管的稳压值由对应于该分流支路的预定电压值决定。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的光电传感器，其特征在于，所述光电传感器进一步包括：
放大单元、AD转换单元和信号处理单元；其中，
所述限流电阻的第一端连接电源，其第二端连接所述光电二极管的一端，所述光电二极管的另一端连接至地；
所述放大单元的一输入端与所述限流电阻的第二端连接；
所述AD转换单元的输入端与所述放大单元的输出端连接；
所述信号处理单元的输入端与所述AD转换单元的输出端连接。
5.如权利要求4所述的光电传感器，其特征在于，所述光电传感器进一步包括：
串联在分流支路上的电流传感器，当分流支路中的开关电路接通时就检测到分流电流，此时，根据所检测到的分流电流输出控制信号至所述信号处理单元，以调节所述光电转换器的转换系数。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110823256A (zh) * 2019-11-26 2020-02-21 湖南中部芯谷科技有限公司 一种光电信号的捡拾放大方法与装置
WO2023060474A1 (zh) * 2021-10-13 2023-04-20 华为技术有限公司 一种探测装置、分流电路及终端设备

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013100696B3 (de) * 2013-01-24 2013-11-07 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich
CN113624338B (zh) * 2021-08-23 2024-06-11 深圳市杰芯创电子科技有限公司 一种用于智能家居的光电检测芯片及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4906834A (en) * 1987-10-26 1990-03-06 Heimann Gmbh Infrared detector circuit having a resistor series connected to the detector to limit the current across the pn junction of the FET
US5600128A (en) * 1995-04-20 1997-02-04 Hewlett-Packard Company Infrared receiver with variable input resistance for optical communication systems
CN1213236A (zh) * 1997-09-26 1999-04-07 夏普株式会社 光接收放大装置
CN1601929A (zh) * 2003-09-24 2005-03-30 夏普株式会社 光空间通信用接收电路
CN201028573Y (zh) * 2007-04-10 2008-02-27 上海神明控制工程有限公司 分体式检测火焰的装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE380150B (zh) * 1974-02-18 1975-10-27 Bofors Ab
GB1489072A (en) * 1975-02-17 1977-10-19 Ind Control Services Ltd Intrinsically safe systems
DE3428790A1 (de) * 1983-12-01 1985-06-13 Veb Kombinat Textima, Ddr 9010 Karl-Marx-Stadt Fotoelektrischer beruehrungsloser lagegeber
CN2225397Y (zh) * 1995-01-04 1996-04-24 刘芳铭 汽车电子电压调节器
JPH08289205A (ja) * 1995-04-13 1996-11-01 Nissan Motor Co Ltd 受光素子およびこれを用いた画像入力装置
JPH10126167A (ja) * 1996-10-24 1998-05-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光受信用前置増幅器
JP3811255B2 (ja) * 1997-06-03 2006-08-16 シーケーディ株式会社 二線式センサ回路
CN2510929Y (zh) * 2001-11-22 2002-09-11 山东华菱电子有限公司 接触式图像传感器
CN2722488Y (zh) * 2004-03-15 2005-08-31 深圳市中资源科技发展有限公司 一种手机电池充电器
CN100453991C (zh) * 2005-02-07 2009-01-21 哈尔滨理工大学 半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表及信号测试
JP4883674B2 (ja) * 2006-01-05 2012-02-22 株式会社山武 受光アンプ
CN101432604B (zh) * 2006-05-18 2013-03-13 罗姆股份有限公司 照度传感器和电子设备
CN201250947Y (zh) * 2008-06-12 2009-06-03 河南新天科技有限公司 两线制电子式阀门到位自动检测电路
JPWO2011061965A1 (ja) * 2009-11-18 2013-04-04 太陽誘電株式会社 可視光受信回路
DE102010039877A1 (de) * 2009-12-28 2011-06-30 Robert Bosch GmbH, 70469 Laserzündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
JP2012038509A (ja) * 2010-08-05 2012-02-23 Sharp Corp 光検出装置、照明装置および可視光通信装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4906834A (en) * 1987-10-26 1990-03-06 Heimann Gmbh Infrared detector circuit having a resistor series connected to the detector to limit the current across the pn junction of the FET
US5600128A (en) * 1995-04-20 1997-02-04 Hewlett-Packard Company Infrared receiver with variable input resistance for optical communication systems
CN1213236A (zh) * 1997-09-26 1999-04-07 夏普株式会社 光接收放大装置
CN1601929A (zh) * 2003-09-24 2005-03-30 夏普株式会社 光空间通信用接收电路
CN201028573Y (zh) * 2007-04-10 2008-02-27 上海神明控制工程有限公司 分体式检测火焰的装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110823256A (zh) * 2019-11-26 2020-02-21 湖南中部芯谷科技有限公司 一种光电信号的捡拾放大方法与装置
WO2023060474A1 (zh) * 2021-10-13 2023-04-20 华为技术有限公司 一种探测装置、分流电路及终端设备

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Publication number Publication date
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JP2014517634A (ja) 2014-07-17

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