CN105021214A - 一种高灵敏度光电传感器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高灵敏度光电传感器系统，其特征在于：由光源(1)，与光源(1)相连接的光学元件(2)，与光学元件(2)相连接的接收器(3)，与接收器(3)相连接的比较单元(4)，与比较单元(4)相连接的光电转换单元(5)，与光电转换单元(5)相连接的信号处理单元(6)，与信号处理单元(6)相连接的判定单元(7)，以及与判定单元(7)相连接的输出端口(8)组成；本发明具有良好的抗电磁干扰能力，避免因磁场干扰而影响其检测精度。同时，本发明通过比较单元对检测信号进行不失真的放大，有利于信号处理单元对检测信号进行处理，提高了其检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电传感器，具体是指一种高灵敏度光电传感器系统。
背景技术
随着全球制造业自动化程度的提高，工业传感器成为提高生产能力和增强安全的关键所在。工业传感器有各种尺寸、形状和技术——最常见的是用电感、电容、光电、磁力、超声波技术设计的传感器。每一种技术各有其长短，因此要根据应用的要求来确定采用哪一种传感器。
光电式传感器因其灵敏度高，检测距离远，所以在现实的检测和控制中应用非常广泛。然而，目前所使用的光电传感器其检测精度并不高，并不能适应目前的生产所需。
发明内容
本发明的目的在于克服传统的光电传感器其检测精度不高的缺陷，提供一种高灵敏度光电传感器系统。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高灵敏度光电传感器系统，其特征在于：由光源，与光源相连接的光学元件，与光学元件相连接的接收器，与接收器相连接的比较单元，与比较单元相连接的光电转换单元，与光电转换单元相连接的信号处理单元，与信号处理单元相连接的判定单元，以及与判定单元相连接的输出端口组成。
进一步的，所述比较单元由处理芯片U，变压器T，与处理芯片U相连接的第一RC滤波电路，串接在第一RC滤波电路与处理芯片U之间的筛选电路，一端与处理芯片U的EN管脚相连接、另一端则经电阻R3后与处理芯片U的VIN管脚相连接的电阻R1，正极与处理芯片U的VIN管脚相连接、负极接地的电容C3，与处理芯片U相连接的三极管触发电路和微处理电路，正极与处理芯片U的PVIN管脚相连接、负极则经二极管D4后与变压器T原边线圈的非同名端相连接的极性电容C6，正极与极性电容C6的正极相连接、负极接地的极性电容C5，以及与变压器T副边线圈相连接的输出电路组成；所述微处理电路还与输出电路相连接，变压器T原边线圈则与三极管触发电路的输出端相连接。
所述的第一RC滤波电路包括电容C1和电阻R2；所述电容C1与电阻R2相并联，其一个共同端与处理芯片U的EN管脚相连接，其另一个共同端则与筛选电路相连接。
所述的筛选电路由场效应管MOS1，三极管VT4，单向晶闸管D2，串接在处理芯片U的VCC管脚和场效应管MOS1的栅极之间的电容C2，串接在处理芯片U的RT管脚和场效应管MOS1的栅极之间的二极管D1，串接在处理芯片U的SS管脚和场效应管MOS1的栅极之间的电容C4，串接在场效应管MOS1的源极与三极管VT4的基极之间的电阻R4，以及串接在场效应管MOS1的栅极与三极管VT4的集电极之间的电阻R5组成；所述场效应管MOS1的漏极经电阻R2后与处理芯片U的EN管脚相连接，其栅极则与单向晶闸管D2的P极相连接；所述单向晶闸管D2的控制极与三极管VT4的集电极相连接，其N极则与三极管VT4的发射极相连接，其P极则与处理芯片U的AGND管脚相连接；所述处理芯片U的EN管脚形成该比较单元的输入端，其PVIN管脚则与电阻1和电阻R3的连接点相连接。
所述三极管触发电路由三极管VT1，三极管VT2以及二极管D3组成；所述二极管D3串接在三极管VT1的集电极和三极管VT2的集电极之间；所述三极管VT1的集电极与处理芯片U的HO管脚相连接，其基极则与处理芯片U的BST管脚相连接，其发射极则与三极管VT2的基极相连接；所述三极管VT2的基极与处理芯片U的LO管脚相连接，其发射极则与处理芯片U的PGND管脚相连接的同时接地；所述变压器T的原边线圈的同名端与处理芯片U的HO管脚相连接，其非同名端则与三极管VT2的发射极相连接。
所述输出电路则包括二极管D5，电容C8，电感L1以及极性电容C9；所述二极管D5的P极与变压器T副边线圈的非同名端相连接，其N极则经电感L1后形成该比较单元的输出端；电容C8的正极与二极管D5的N极相连接，其负极则与变压器T副边线圈的同名端相连接；极性电容C9的正极经电感L1后与二极管D5的N极相连接，其负极则与变压器T副边的非同名端相连接的同时接地。
所述的微处理电路由三极管VT3，一端与三极管VT3的发射极相连接的同时接地、另一端则经电阻R7后与极性电容C9的正极相连接的电阻R8，一端与处理芯片U的FB管脚相连接、另一端则与电阻R7和电阻R8的连接点相连接的电阻R6，以及与电阻R6相并联的电容C7组成；所述三极管VT3的基极与处理芯片U的COMP管脚相连接，其集电极则与处理芯片U的FB管脚相连接。
为了达到更好的实施效果，所述的处理芯片U优选为LM5015集成电路。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明的灵敏度比传统的光电传感器的灵敏度更高，并且体积更小，因此可以适用于安装环境小的工况，提高了其应用范围。
(2)本发明具有良好的抗电磁干扰能力，避免因磁场干扰而影响其检测精度。
(3)本发明通过比较单元对检测信号进行不失真的放大，有利于信号处理单元对检测信号进行处理，提高了其检测精度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的比较单元电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明的高灵敏度光电传感器系统，其由光源1，与光源1相连接的光学元件2，与光学元件2相连接的接收器3，与接收器3相连接的比较单元4，与比较单元4相连接的光电转换单元5，与光电转换单元5相连接的信号处理单元6，与信号处理单元6相连接的判定单元7，以及与判定单元7相连接的输出端口8组成。
其中，光源1用于不间断的给检测目标发射光束，其可以采用发光二极管或激光二极管来实现。而接收器3则用于接收被检测目标所反射回来的光束，并对光束进行分析，确认反射回来的光束是否为光源1所发出的光束，其可以采用光电二极管或光电三极管来实现。而光学元件2则可以使接收器3更好的接收目标反射回来的光束，其可以优选为透镜、反射镜或光圈来实现。在本实施例中，光源1和接收器3是不共地的，即二者之间无电的联系，这样则可以提高本发明的抗干扰性能。
该比较单元4则可以对检测目标所反射回来的光束进行放大处理，而光电转换单元则用于把反馈回来的光信号转变为电信号。信号处理单元6则用于对电信号进行处理，判定单元7则用于对反射回来的信号进行判断，而输出端口则用于把判定结果输出给外部的控制器或外部设备。该光电转换单元5、信号处理单元6、判定单元7以及输出端口8均采用现有技术即可实现。
如图2所示，该比较单元4由处理芯片U，变压器T，第一RC滤波电路，筛选电路，电阻R1，电阻R3，电容C3，三极管触发电路，微处理电路，极性电容C6，二极管D4，极性电容C5以及输出电路几部组成。为了达到更好的实施效果，所述的处理芯片U优先采用LM5015集成电路来实现。
其中，所述的第一RC滤波电路可以对输入的信号进行滤波处理，其包括电容C1和电阻R2；所述电容C1与电阻R2相并联，其一个共同端与处理芯片U的EN管脚相连接，其另一个共同端则与筛选电路相连接。
同时，筛选电路则串接在电容C1和电阻R2的其中一个共同端与处理芯片U之间的，而电阻R1的一端与处理芯片U的EN管脚相连接、其另一端则经电阻R3后与处理芯片U的VIN管脚相连接，电容C3的正极与处理芯片U的VIN管脚相连接、其负极接地，三极管触发电路和微处理电路则分别与处理芯片U相连接，极性电容C6的正极与处理芯片U的PVIN管脚相连接、其负极则经二极管D4后与变压器T原边线圈的非同名端相连接，极性电容C5的正极与极性电容C6的正极相连接、其负极接地，输出电路则与变压器T副边线圈相连接。该微处理电路还与输出电路相连接，变压器T原边线圈则与三极管触发电路的输出端相连接。
该筛选电路由场效应管MOS1，三极管VT4，单向晶闸管D2，电容C2，电容C4，电阻R4以及电阻R5组成。连接时，电容C2串接在处理芯片U的VCC管脚和场效应管MOS1的栅极之间，二极管D1则串接在处理芯片U的RT管脚和场效应管MOS1的栅极之间，电容C4则串接在处理芯片U的SS管脚和场效应管MOS1的栅极之间，电阻R4则串接在场效应管MOS1的源极与三极管VT4的基极之间，电阻R5串接在场效应管MOS1的栅极与三极管VT4的集电极之间。
同时，该场效应管MOS1的漏极经电阻R2后与处理芯片U的EN管脚相连接，其栅极则与单向晶闸管D2的P极相连接。所述单向晶闸管D2的控制极与三极管VT4的集电极相连接，其N极则与三极管VT4的发射极相连接，其P极则与处理芯片U的AGND管脚相连接。所述处理芯片U的EN管脚形成该比较单元4的输入端，其PVIN管脚则与电阻1和电阻R3的连接点相连接。
所述三极管触发电路由三极管VT1，三极管VT2以及二极管D3组成。所述二极管D3串接在三极管VT1的集电极和三极管VT2的集电极之间。
三极管VT1和三极管VT2则构成一个触发器，其结构为：三极管VT1的集电极与处理芯片U的HO管脚相连接，其基极则与处理芯片U的BST管脚相连接，其发射极则与三极管VT2的基极相连接，由此则可以接收处理芯片U所输送的信号。而三极管VT2的基极与处理芯片U的LO管脚相连接，其发射极则与处理芯片U的PGND管脚相连接的同时接地。所述变压器T的原边线圈的同名端与处理芯片U的HO管脚相连接，其非同名端则与三极管VT2的发射极相连接。
所述的微处理电路可以对处理芯片U输出的信号进行微处理，从而使信号更回稳定，其由三极管VT3，电阻R7，电阻R8以及第二RC滤波电路组成。
电阻R8的一端与三极管VT3的发射极相连接的同时接地、其另一端则经电阻R7后与输出电路相连接。三极管VT3的基极与处理芯片U的COMP管脚相连接，其集电极则与处理芯片U的FB管脚相连接。第二RC滤波电路则串接在处理芯片U的FB管脚和电阻R7与电阻R8的连接点之间。
该第二RC滤波电路由一端与处理芯片U的FB管脚相连接、另一端则与电阻R7和电阻R8的连接点相连接的电阻R6，以及与电阻R6相并联的电容C7组成。
所述的输出电路则包括二极管D5，电容C8，电感L1以及极性电容C9。二极管D5的P极与变压器T副边线圈的非同名端相连接，其N极则经电感L1后形成该比较单元的输出端。电容C8的正极与二极管D5的N极相连接，其负极则与变压器T副边线圈的同名端相连接。极性电容C9的正极经电感L1后与二极管D5的N极相连接，其负极则与变压器T副边的非同名端相连接的同时接地；所述极性电容C9的正极还顺次经电阻R7和电阻R8后与三极管VT3的发射极相连接。
如上所述，便可以很好的实现本发明。
Claims (7)
1.一种高灵敏度光电传感器系统，其特征在于：由光源(1)，与光源(1)相连接的光学元件(2)，与光学元件(2)相连接的接收器(3)，与接收器(3)相连接的比较单元(4)，与比较单元(4)相连接的光电转换单元(5)，与光电转换单元(5)相连接的信号处理单元(6)，与信号处理单元(6)相连接的判定单元(7)，以及与判定单元(7)相连接的输出端口(8)组成；所述比较单元(4)由处理芯片U，变压器T，与处理芯片U相连接的第一RC滤波电路，串接在第一RC滤波电路与处理芯片U之间的筛选电路，一端与处理芯片U的EN管脚相连接、另一端则经电阻R3后与处理芯片U的VIN管脚相连接的电阻R1，正极与处理芯片U的VIN管脚相连接、负极接地的电容C3，与处理芯片U相连接的三极管触发电路和微处理电路，正极与处理芯片U的PVIN管脚相连接、负极则经二极管D4后与变压器T原边线圈的非同名端相连接的极性电容C6，正极与极性电容C6的正极相连接、负极接地的极性电容C5，以及与变压器T副边线圈相连接的输出电路组成；所述微处理电路还与输出电路相连接，变压器T原边线圈则与三极管触发电路的输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度光电传感器系统，其特征在于：所述的第一RC滤波电路包括电容C1和电阻R2；所述电容C1与电阻R2相并联，其一个共同端与处理芯片U的EN管脚相连接，其另一个共同端则与筛选电路相连接。
3.根据权利要求2所述的一种高灵敏度光电传感器系统，其特征在于：所述的筛选电路由场效应管MOS1，三极管VT4，单向晶闸管D2，串接在处理芯片U的VCC管脚和场效应管MOS1的栅极之间的电容C2，串接在处理芯片U的RT管脚和场效应管MOS1的栅极之间的二极管D1，串接在处理芯片U的SS管脚和场效应管MOS1的栅极之间的电容C4，串接在场效应管MOS1的源极与三极管VT4的基极之间的电阻R4，以及串接在场效应管MOS1的栅极与三极管VT4的集电极之间的电阻R5组成；所述场效应管MOS1的漏极经电阻R2后与处理芯片U的EN管脚相连接，其栅极则与单向晶闸管D2的P极相连接；所述单向晶闸管D2的控制极与三极管VT4的集电极相连接，其N极则与三极管VT4的发射极相连接，其P极则与处理芯片U的AGND管脚相连接；所述处理芯片U的EN管脚形成该比较单元(4)的输入端，其PVIN管脚则与电阻1和电阻R3的连接点相连接。
4.根据权利要求3所述的一种高灵敏度光电传感器系统，其特征在于：所述三极管触发电路由三极管VT1，三极管VT2以及二极管D3组成；所述二极管D3串接在三极管VT1的集电极和三极管VT2的集电极之间；所述三极管VT1的集电极与处理芯片U的HO管脚相连接，其基极则与处理芯片U的BST管脚相连接，其发射极则与三极管VT2的基极相连接；所述三极管VT2的基极与处理芯片U的LO管脚相连接，其发射极则与处理芯片U的PGND管脚相连接的同时接地；所述变压器T的原边线圈的同名端与处理芯片U的HO管脚相连接，其非同名端则与三极管VT2的发射极相连接。
5.根据权利要求4所述的一种高灵敏度光电传感器系统，其特征在于：所述输出电路则包括二极管D5，电容C8，电感L1以及极性电容C9；所述二极管D5的P极与变压器T副边线圈的非同名端相连接，其N极则经电感L1后形成该比较单元的输出端；电容C8的正极与二极管D5的N极相连接，其负极则与变压器T副边线圈的同名端相连接；极性电容C9的正极经电感L1后与二极管D5的N极相连接，其负极则与变压器T副边的非同名端相连接的同时接地。
6.根据权利要求5所述的一种高灵敏度光电传感器系统，其特征在于：所述的微处理电路由三极管VT3，一端与三极管VT3的发射极相连接的同时接地、另一端则经电阻R7后与极性电容C9的正极相连接的电阻R8，一端与处理芯片U的FB管脚相连接、另一端则与电阻R7和电阻R8的连接点相连接的电阻R6，以及与电阻R6相并联的电容C7组成；所述三极管VT3的基极与处理芯片U的COMP管脚相连接，其集电极则与处理芯片U的FB管脚相连接。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种高灵敏度光电传感器系统，其特征在于：所述的处理芯片U为LM5015集成电路。
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| CN201510395562.5A CN105021214A (zh) | 2015-07-02 | 2015-07-02 | 一种高灵敏度光电传感器系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201510395562.5A CN105021214A (zh) | 2015-07-02 | 2015-07-02 | 一种高灵敏度光电传感器系统 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN105021214A true CN105021214A (zh) | 2015-11-04 |
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| CN201510395562.5A Pending CN105021214A (zh) | 2015-07-02 | 2015-07-02 | 一种高灵敏度光电传感器系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107966167A (zh) * | 2016-10-19 | 2018-04-27 | 上海微觅信息科技有限公司 | 一种光信号接收装置和光电检测设备 |
| CN108151774A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-12 | 苏州诺纳可电子科技有限公司 | 一种光电传感器 |
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2015
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107966167A (zh) * | 2016-10-19 | 2018-04-27 | 上海微觅信息科技有限公司 | 一种光信号接收装置和光电检测设备 |
| CN107966167B (zh) * | 2016-10-19 | 2020-06-26 | 上海云杉信息科技有限公司 | 一种光信号接收装置和光电检测设备 |
| CN108151774A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-12 | 苏州诺纳可电子科技有限公司 | 一种光电传感器 |
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