CN105934016B - 控制至少一个光障的方法、控制电路和自服务终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制至少一个光障的方法，从光学发射器向光学接收器发出光，借助控制电路检查当前接收级别是否下降低于下阈值或超过上阈值以确定光障是否被中断。为了改进方法，依赖预确定的最小接收级别最初调节该阈值以便该阈值的每一个都是最小接收级别的分数，可允许的接收级别范围被定义在最小接收级别和预确定的饱和接收级别之间，在第一步骤序列检查当前接收级别是否在可允许的接收级别范围之外，并且如果情况是这样，在第二步骤序列，依赖最小接收级别和/或饱和接收级别校准光学发射器运行的至少一个参数。该参数是例如通过计算光障一个特性曲线的梯度并通过将该参数重新调节至依赖该梯度计算的目标值来校准用于光学发射器的运行的电流级。

Description

控制至少一个光障的方法、控制电路和自服务终端

技术领域

本发明涉及用于控制至少一个光障（light barrier）的方法，并且涉及如此运行的控制电路，以及进一步涉及如此装备的自服务终端。特别地，本发明涉及用于控制被装备有用于在自服务终端中实现的光传感器的光障的方法。

背景技术

光障被理解成一般地是模块，其包含定向地以光束的形式发出光的电光发射器，并包含接收所述光并生成电信号的光电接收器。因此下游检测器或控制器可以立即地检测该光束的每个中断，并且以这种方式可以快速地并可靠地实现事件的不接触检测。存在对光障的许多应用，诸如监控安装和危险区域。还经常安装光障用于在技术装备或设备中的情形和过程的不接触监控。例如，在自动贩卖机和自服务终端中安装光障，以便监控外壳口盖、抽屉等的闭合状态。另外，在现金处理机器或ATM中光障被用于监控与现金（钞票或账单以及可能地硬币）相关的运送过程。特别地，由若干光障监控从分离的钞票舱开始到在ATM的现金分发器中结束的运送路径。例如，由光障监控运送路径的单独部分的每一个。

基本上，当使用光障时，发生以下问题：由于污染物、老化和其它因素极大地约束了正常机能，使得经常需要对正在使用的光障进行常规维修。期望找到确保光障尽可能长时间并且甚至在污染、磨损等情况中可靠地工作的解决方案。

在DE 10 038 025 A1中公开了一种用于监控被装备有光障的危险区域的方法和设备。检测单独的光束的接收亮度，其中如果光障的接收亮度高于上阈值那么光障被评级为“自由的”，并且如果接收亮度低于下阈值的值那么其被评级为“中断的”。如果光束的接收亮度在该两个阈值之间那么它们被视为“削弱的”。可以依赖于具体应用将“被削弱的”光束分配到“自由的”或“中断的”情形。

DE 10 2005 047 337 A1公开了一种用于调节在光敏传感器中的亮度阈值的方法，所述光敏传感器充当存在检测器或人存在传感器（person presence sensor）。该方法使实现依赖于在房间中或在工作场所处的当前照明情形的照明切换，并且包含以下步骤：将电流/电压/Lux-特性存储在微控制器中；将用于工作场所的预确定的Lux值传输至微控制器；测量在工作场所处的当前lux值；将所测量的Lux值传输至微控制器。然后通过选择微控制器的输出或者移动寄存器输出的高和低将增加的改变（增大或减小）应用到光敏传感器的负载电阻，直到所测量的（所操作的）光敏传感器的总负载电阻的电压值等于被存储在微控制器中的当前lux值的电压值。然后将所确定的高/低情形（比特模式）存储在EEPROM中并永久地设置所确定的电阻值。因此，可以在接收侧处实现光障的最初校准。

因此，用于控制至少一个光障的方法和设备是已知的，其中依赖于所接收的光确定当前接收级别，其中借助于控制电路，检查当前接收级别是否下降低于下阈值或超过上阈值的值以确定光障是否被中断。

采用已知的方法，虽然可以借助于阈值准确地预确定检测区域，但是这不防止在光障的可能的长期运行期间其功能性性能例如由于灰尘、磨损、老化等而被减少。当在轻微灰尘的机器、自服务终端或类似设备的环境中使用光障时这尤其是问题。

本发明的目标是改进用于控制至少一个光障的方法以便以有效的方式克服所述不足。特别地，将会改进如先前所提及的方法以便甚至在延长的运行周期期间功能性性能或表现将不会明显地恶化。

发明内容

通过用于控制至少一个光障的方法来实现目标。

因此，这里呈现的方法的特征在于，为了决定光障是否是自由的或中断的，依赖于预确定的最小接收级别最初调节阈值以便所述阈值中的每一个是最小接收级别的分数，其中可允许的接收级别范围被定义在最小接收级别和预确定的饱和接收级别之间，并且其中在第一步骤序列中检查当前接收级别是否在可允许的接收级别范围之外，并且如果情况是这样，在第二步骤序列中，依赖于最小接收级别和/或饱和接收级别校准用于光学发射器的运行的至少一个参数。因此，当在接收器侧处测量的接收级别移动到可允许的范围之外时，在发射器侧上执行诸如光学发射器设备、尤其是传输LED的运行电流的至少一个运行参数的校准。依赖于预确定的最小接收级别和/或预确定的饱和级别可允许的接收级别范围的定义以及在发射器侧处的校准二者被这样执行。

优选地校准特别地指示用于光学发射器的运行电流或电流级的一个（或多个）运行参数，通过计算光障的一个特性曲线的梯度以及通过将所述参数重新调节至依赖于该梯度计算的目标值。按照以下假设来计算所述梯度：开始于0点的各个特性曲线首先是线性的，以便通过以下公式计算梯度：

Grad=RV*w/SC，

其中RV是当前接收级别并且w是加权因数并且SC是经调节的特别地指定运行电流、尤其是光学发射器的电力电流级的参数。加权因数w是可选的，并且是例如1000。由于加权可以实现避免浮点计算并且可以主要采用整数执行计算，所以可以更快地执行计算。但是本质上，它是线性曲线的假设，其极大地简化了斜率（梯度）的计算，因此加速并具有可接受的误差界限。

关于梯度计算，然后可以根据以下公式计算要被设置的用于新的参数（例如，新的电流级）的目标值：

TC={TVm+(SL-TVM)/2}*w/grad，

其中TVm是最小接收级别；SL是饱和接收级别；w是加权因数并且grad是经计算的梯度。

优选地，在第二步骤序列中（如果当前接收级别是在可允许的范围之外的话）依赖于最小接收级别和饱和接收级别校准指示用于光学发射器的运行电流的参数。为了该目的，例如，从这两个极限（最小接收级别和饱和接收级别）来计算用于光学发射器的驱动器级的电流级或级别。因此，如果当前接收级别偏离过多，那么由控制电路控制或重新校准光学发射器的运行。

另外，最初/初始已经依赖于预确定的最小接收级别设置或校准了阈值的值，那么如果当前接收级别应继续过低那么在运行期间依赖于当前接收级别重新校准它们。

还提出了根据本方法运行的控制电路，该电路被连接到接收器或下游转换级并确定依赖于所接收的光当前接收级别的值，其中控制电路将当前接收级别与两个阈值的值相比较以检测光障的中断。控制电路还被连接到光学发射器或具有上游驱动器级的发射器并且控制光学发射器的运行。为了该目的，最初控制电路以这样的方式依赖于预确定的最小接收级别设置两个阈值，即该阈值的值每一个都对应于最小接收级别（最初校准）的分数。位于最小接收级别和预确定的饱和接收级别之间范围被定义成可允许的接收级别范围；并且控制电路检查当前接收级别是否在该可允许的接收级别范围之外。如果情况是这样，那么控制电路重新校准用于光学发射器的运行的至少一个参数，例如，用于发射器LED的运行电流。否则，现存的校准保持不变。

本发明还涉及包含根据本发明的光障和控制电路的布置，以及采用其装备的自服务终端。

可以通过专门的硬件（HW）、通过专门的软件（SW）或通过HW-SW结合来实现控制。可以在至少一个控制单元中实现控制电路，例如在被连接到光障下游的一个或多个从属控制器中，并且在被连接到该一个或多个从属控制器的主控制器中。该从属控制器与驱动器和AD-转换器一起并且与微控制器一起被用于光障信号的与硬件相关的评估并且用于转换成事件。主控制器被用于评估来自从属的事件并用于控制校准。可用的PC可以被用于显现状态（例如，“灰尘”）并且可以被用于在控制中的手动干涉（例如，在清洁/擦拭光障后手动地追踪校准）。

通过本发明实现了甚至采用可能由于在光学器件上的老化、变脏或潮湿冷凝等的削弱的光束光障仍可靠地工作。

从从属权利要求中本发明的特别有优势的实施例将变得明显。

如上面已经提及的那样，优选地配置控制方法以便在第二步骤序列中，将特定地依赖于最小接收级别和饱和接收级别来校准用于光学发射器的运行电流的参数。

优选地，在第二步骤序列中检查当前接收级别，尤其是在已经重新计算并调节/校准了电流运行参数之后；为了该目的，检查当前接收级别是否（仍）小于最小接收级别，并且如果情况是这样，那么依赖于该当前接收级别重新计算并重新调节阈值（决定阈值）；或者否则继续使用依赖于最小接收级别最初设置了的已经设置的阈值。

优选地，设置下阈值以便其为（对于最初校准）最小接收级别对应的30%-60%的分数、尤其是50%，或者为（对于任何重新校准）当前接收级别的30%-60%、尤其是50%；并且设置上阈值以便其为（对于最初校准）最小接收级别的60%-90%的分数、尤其是70%，或者为（对于任何重新校准）当前接收级别的60%-90%、尤其是70%。另外，优选地调节上阈值的值使得其比下阈值高至少10%、尤其是20%。在稍后详细描述的实施例中，在接收级别的50%处计算下阈值并且在接收级别的70%处计算上阈值，或者基于min.接收级别=minTargetValue（600数位）或者基于当前接收级别=receiverValue。无论哪一个是较小的。滞后（在两个阈值之间的距离）应优选地为20%。只要接收级别高于minTargetValue，这就导致420/300数位的固定阈值。那么当前接收级别（receiverValue）被用于计算。

如果当前接收级别高于饱和接收级别，那么优选地针对光学发射器持续减少经校准的参数（例如，运行电流）直到在接收器处的当前接收级别下降低于预确定的饱和接收级别。可以通过减量（decrement）电流级来完成该点。在稍后更详细描述的实施例中，通过持续地将电流级二等分来完成减量；该过程类似于二进位检索，使其更快并更接近事实。我们必须进入该控制分支的原因经常是已经预抛光传感器以便接收器设备进入到过饱和状态。在该情况中还假设必须从非常高的功率级到非常低的功率级执行控制。常规的（线性）减量花费时间长（运行时间根据O-符号、即O(n)线性增长）。可以在显著地更短的运行时间（运行时间根据O-符号增长，其中O(log(n))）中实现所提出的二等分。

在控制方法中，在第二步骤序列中还优选地检查光障、尤其是光学接收器是否被覆盖了。通过计算光障的特性曲线的斜率（梯度）并通过检查该斜率是否小于最小斜率值来检验这点。如果情况不是这样，那么在第二步骤中控制光学发射器的运行以便依赖于最小接收级别和饱和接收级别和梯度值重新计算参数（光学发射器的运行电流）并且然后重新调节该参数。

采用本发明，使得以自调节形式的控制或调节是可能的，其中接收级别总是尽可能地被维持在最佳运行点中，以便既没有低控制也没有过控制发生。所提出的光障控制可以被应用于多种光障并且确保所有可控模拟光障的最佳工作点。除其它之外，这应用于运送光障、区室（compartment）光障或清除（clearance）光障。每个光障还可以被实现为包含发射器和接收器的模块或传感器。本发明尤其提供以下优势：

● 采用最低的可能的LED电流运行，以便最小化在发射器上的能量消耗和磨损；

● 总是在最优接收级别处运行以将自由的光障和被覆盖的光障区别开（甚至在诸如周围环境光或薄介质的限制性情形下）；

● 对灰尘、磨损、组件和装备容差的自动补偿或平衡；

● 在重新启动和关机之外存储并使用经调节的运行点的可能性；

● 在最初启动期间（如果还未建立未经调节的运行点的话）使用适当的最初设置。

采用本发明，以最佳方式设置每个光障以最小化必需传输电流。这巨大地延长了发射器的寿命和各个光障的寿命。这还使得功率消耗尽可能地被保持在最小，当使用大量的被控制的光障时这是尤其重要的。

附图说明

参考实施例并参考附图具体描述本发明，所述附图表示以下示意性图：

图1示出针对根据本发明的方法的简化流程图；

图2a更具体地示出方法的步骤的第一序列；

图2b更具体地示出方法的步骤的第二序列；

图3a/b图解针对各种光障情形的接收级别的时间进程；

图4示出一组响应于光障的不同发射电流级和状态的接收级别特性曲线；

图5示出根据本发明的具有控制器的光障的框图；以及

图6以框图的形式示出根据本发明的被装备有多个被控制的光障的自服务终端的结构。

具体实施方式

在下文中，将共同参考图1-6，其中将特别地首先解释图5，该图借助于框图示出光障的结构，根据本发明，所述光障被连接到控制或调节电路。

若干光障的示例

图5示出具有一个光障108的布置。光障基本上包含电光发射器T和电光接收器R，所述电光接收器R接收由所述发射器生成的光束Ｌ。在发射器和接收器侧处使用的任何光学器件其本身是已知的，并因此在这里将不被具体示出或描述。在那里可以使用例如发光二极管（LED）、特别是在红外光范围内运行的IR-LED作为发射器T。在那里也可以使用例如激光二极管用于特别精确的光障。在那里可以使用例如光电二极管或光电晶体管或针对更简单的应用还有光敏电阻器作为接收器R。

如图5所示，例如经由通过控制电路110控制的驱动器级DRV运行发射器T。特别地，控制电路110输出可变电流级SC作为控制参数，所述可变电流级SC确定用于发射器T的运行电流的级别。因此，发射器LED可以最佳地运行，即，采用尽可能被调节成电流级的恒定电流运行。简单的电阻器可能是不够的，尤其是当在所有LED上的供给电压不是严密地相同时。不同的电压可以导致自动的或自服务终端已经由于不同的线缆长度。为了避免该问题，优选地由电流源为LED供电。出于该目的，可以使用集成驱动器模块，其可以在例如127步骤中将电流从黑暗调节到最大亮度。

在接收器一侧，接收器下游连接到模数转换器CNV，其将来自接收器R的输出信号或来自模拟值的其接收级别RV转换成数字值，并且其将该数字值提供到控制电路110。控制电路110处理接收级别RV并且依赖于该级别，控制电路110决定是否应该改变并应该如何改变电流级SC用于运行发射器T。在替换实施例中，一个驱动器级可以驱动多个发射器T，并且结合的模数转换器级CNV可以处理来自多个接收器T的信号。

下面更详细描述的布置是特别地，但不是排他性地要被并入到自服务终端中（诸如到ATM或POS系统中），并且还可以包括多个光障，由控制电路共同地监控所述多个光障。根据本发明的驱动在所有场所中都是可设想的，其中使用可控光发射器（例如，LED）和接收器（例如，光电晶体管）的结合作为光障。

本布置，特别是控制电路110，根据可以特别地参考图1和2a/b来解释的发明的方法运行：

如图1所示，将用于控制至少一个这样的光障（见图5中的108）的发明的方法1000分成两个示意性块1100和1200，其中第一块1100包括第一步骤序列，其中借助于当前接收级别（又见图5中的RV）检查是否必须采用经调节的参数来控制发射器T的运行。特别地，检查是否必须校准用于光发射器的运行的参数。在这里描述的示例中，如果必要，控制并重新校准光发射器T的运行电流或电流级别（见图5中的SC）。首先，在步骤的第一序列或块1100块中，决定是否必须重新校准参数，其在图2a中被详细图解：

从标记最初校准的（例如，工厂校准的）光障的状态的点P1开始，在1100块中每个光障应被检查是否维持目前的校准或是否应执行新的校准。出于该目的，在第一步骤1110中针对每个光障在接收端处测量接收级别RV。因此，在步骤1111，读出接收级别作为来自A/D转换器CNV的数字值，并且然后在步骤1112检查目前值是否位于在可准许的范围内。如果当前接收级别RV在范围外，那么过程移动到点P2并在块1200中执行新的光障校准（又见图2b）。针对所有现存的光障连续地执行该检查。

可允许的接收级别范围（又见图3a中的RNG）位于饱和级别SL（其标记在其处接收器处于饱和的上限）和最小接收级别TVm（其标记针对由接收器生成的有用接收级别的下限）之间。当前接收级别TV应可能地是在范围RNG的中间。图3a还示出两个阈值，即下阈值或下限值（THl），其是例如最小接收级别TVm的50%；以及上阈值或上限值（THh），其是例如最小接收级别TVm的70%。所述阈值定义了滞后HYS。稍后将参考图3a/b更详细地解释这些限制。首先，在本文中，应更详细地描述块1200，其在图2b中被详细示出并且其实际上包含用于控制和重新校准光障的步骤。

从点P2开始，在第一步骤序列1210中，借助于当前接收级别RV来检查接收器R是否是在饱和的状态中（步骤1211）。使用已确定的饱和级别SL作为判据，在步骤1212中将当前接收级别RV与已确定的饱和级别SL相比较。如果RV比SL大，那么接收器处于饱和，并且在步骤1213中，减少目前使用的电流级SC，即减少这里考虑的运行参数。例如通过将现在的电流级二等分来实现这个，或替换地，可以通过将现在的电流级除以除数4、8或它们的倍数来实现这个。其后，然后在步骤1214中再次测量接收级别RV来看接收器是否仍处于饱和。连续地重复对电流级SC的减少/二等分直到经减少的接收级别RV低于饱和级别SL。

如果情况是这样，即没有饱和，那么将在下一个步骤序列在1220中检查光障以找出其功能是否由于覆盖或遮盖光束等而受影响。本发明是基于发现：通过确定并评估光障特性的梯度可以在接收端处检验光束的覆盖（甚至部分地）或光的衰减。本文中将参考图4描述该判据：

在示例性图4中，以一组特性曲线的形式示出了若干特性曲线，其中绘制接收级别RV（值范围从0…1023）相对于所使用的功率级SC（值范围0…127）。指定的值指的是数字单位（数位）；针对接收级别RV，数位1023的最高值可以例如表示一些伏特（V）；针对电流级SC，数位127的最高值可以例如表示一些毫安（mA）。在实践中，数位对物理量的关系是非线性的。因此，我们不能说数位1对应于例如1V或1mA。由于以数位执行参数（例如，电流级）的计算，因此物理量不与控制或调节相关。

一般地，接收级别RV随着增加的电流级别或级SC而增加直到接收级别RV达到了饱和区（饱和级别在大约900处）。这之后，接收级别保持在该饱和级别。对于自由的、未被覆盖的或削弱的光障来说，通过数字I标记的特性是典型的，根据其接收级别RV首先采用线性斜率陡峭地升高至靠近饱和级别。在示例性图4中，开始于较低电流级范围从0到14（数位），接收级别RV从0增加到900（数位）。然后RV移动到转换区（14<SC<17）并在大约900处进入饱和并保持在该级别。在特性曲线I的开始区域中的RV的斜率在本文中被称为gradI，并且在运行点中等于(781-0) / (11-0) = 71。

如示例性图4示出的那样，接收级别RV随着削弱的光障（特性II）而显著地更弱地增加（在gradII处），在此的运行点的梯度是(752-0) / (89-0) = 82.45。当光障被覆盖，RV几乎不能升高，并且梯度彻底低于1。如果现在接收级别RV的斜率不够大，但是低于预确定的最小斜率值（milliGradientCovered = 1），那么这被检测为光障的（部分的）覆盖的指示。可以忽略对光障的进一步的控制和/或校准（见图2b中的步骤1223）。

再一次参考图2b并参考步骤序列1220，其中执行测试以检查光障是否被覆盖：

首先在步骤1221中，在当前运行点中计算接收级别RV的梯度。为了该目的，可以使用以下公式：

Grad=RV*w/SC

见例如在图4中的gradI，其中在当前运行点中基于商RV=781/SC=11来计算梯度并因此具有值71。为了增加计算的解析度（resolution），假设w=1000。这允许使用具有整数计算（性能）的微控制器。

然后，在步骤1222中，将现在计算的梯度与预确定的最小斜率值milliGradientCovered相比较。如果现在的梯度（例如，在图4中的III）是在下面的，那么假设光障被覆盖并且不应执行对光障的进一步的校准（步骤1223）。附加地或替换地，还可以检查接收级别是否小于预确定的RV最小或临界接收级别criticalCoveredValue。然而，如果所计算的梯度大于值milliGradientCovered和/或如果现在的接收级别大于值criticalCoveredValue，那么系统假设不存在光障的覆盖，并且方法进行到步骤1231用于设置电流级。

因此在步骤系列1230内（并且特别是在步骤1231和1232中）调节电流级SC。在第一步骤中，计算对于电流级的目标值TC（目标电流）。为了该目的，使用以下公式：

TC=TargetCurrent={TVm+(SL-TVM)/2}*w/grad

目标值TC因此依赖于最小接收级别TVm和饱和级别SL以及依赖于所测量的斜率grad。该公式反映了在现在运行点中的梯度的外推，通过其计算对于电流级的目标值。然后，在步骤1232中，依赖于所计算的目标值TC调节电流级。控制概念的主要目标是使目标值尽可能地在RNG范围内在中央（见图3a）以便具有到饱和级别SL的最大距离和到最小接收级别TVm的最大距离。

方法然后进行到步骤序列1240，其中应（再一次）检验实际上实现的接收级别RV以便决定光障的控制是否基于现存的阈值或需要基于要被计算的新的阈值：

在步骤1241，首先确定新的接收级别RV；然后在步骤1242中将其与最小接收级别TVm相比较。如果接收级别RV至少大于或等于最小接收级别TVm，那么先前的阈值仍能够被使用（步骤1245）。否则，重新计算阈值（步骤1244）。

因此，如果现在的接收级别过低（RV<TVM），那么通过改变以下阈值来完成新的校准：上阈值THh和下阈值THl。两个阈值的值都依赖于接收级别；它们每一个都对应于接收级别的分数（fraction）。应注意的是，在第一次调节系统处（最初校准，例如，在工厂中）所述阈值每一个都对应于最小接收级别TVm的分数。然而，如果执行重新校准（步骤1244），那么计算每一个阈值的值以成为当前接收级别RV的分数；因此当前接收级别RV代替最小接收级别TVm。例如，下阈值THl大约是TVM或RV的50%。并且上阈值THh大约是TVM或RV的70%。50%和70%的百分比是可以被用于几乎所有光障的优选值。理论上，第三减少对于得到最大信噪比和最大滞后可以是理想的。由于在实践中，电的接收级别从不准确地为0V并且介质（尤其是薄介质）永远不能吸收100%的光（又见图4中的特性III），向下应允许更大的信噪比。因此，在这里使用百分比值50%和70%来代替理论上理想的百分比值33%和66%。确保THH通常比THl大至少10％。

参考图3a/b，阈值THh和THl将发生什么将变得尤其明显。图3a示出了接收级别RV的变化，如果可能的话其应只在可允许的范围RNG中改变。如果接收级别RV降低低于下阈值的值THL，那么我们可以假设光障不是自由的或者接收器被隐藏了。当接收级别RV然后再一次增大时，即高于上阈值的值THh时，然后我们可以假设光障再一次是自由的或清楚的。阈值定义了滞后HYS。因此，在完全功能的光障中，无论是否物体中断了光束（不再），借助于滞后HYS都可以可靠地检验阈值。因此还可以可靠地检测移动物体（被运送的钞票）。通过图3a图解这一点。

但是如果灰尘、老化等影响了光障功能，那么可能发生接收级别RV永不达到高于上阈值THh。通过图3b图解这一点：虽然没有中断光障，这样看来光障应是自由的，但是接收级别RV达到仅轻微地或几乎不能高于THh的级别。当现在被观察的物体进入光束区域时，接收级别RV甚至下降低于下阈值THl并且能够识别“光障被中断”。在物体然后离开了光束区域时，接收级别RV增加，但是由于灰尘/覆盖接收级别RV不能清楚足够地超过上阈值THh。因此，系统不能可靠地检测到“自由的光障（再一次）”的情形。

本发明还由于可选地重新调节阈值THl和THh（见图2b中的步骤1244）而解决了该问题。因此，甚至当外部变脏系统可靠地运行，就这一点来说仍是可能的。然而，如果光障非常脏或者其被完全地覆盖，那么在步骤序列1220中检测这一点并且然后将忽略校准。在该情况中（步骤1223）甚至可以禁用整个控制器直到通过维修使系统再一次完全地功能的。

然而，在适度污染的情况下，系统通过对阈值THh和THl应用自动调节（步骤序列1240）仍能够可靠地工作。在这里显现出来的污染不止通过依赖于当前接收级别（轻微地）降低阈值来补偿。甚至由于然后再一次降低传输功率并且可选地再一次升高阈值自动地通过系统管理清除的干扰（由于湿气在光学器件上的冷凝）。

根据该方法运行的进程控制电路（见图5中的110）可以被用于控制一个或甚至若干光障（尤其是在诸如ATM或POS系统的机器和自服务终端内）。这里应注意的是，可以通过专门的硬件（HW）、通过专门的软件（SW）或通过任何HW/SW的结合来实现该控制。

光障控制确保所有可控光障的最佳的运行点。这些包括用于监控运送、移动、拍动、区室、或自由的空间的光障。传感器优选地包含发射器和接收器。除其它之外控制实现了一下优势：最低的可能的LED电流，以便最小化在发射器上的能量消耗和磨损；最佳接收级别以将自由的光障和被隐藏或被覆盖的光障区别开（甚至在诸如周围环境光或薄介质的限制性情形下）；由于灰尘、磨损、组件和组装容错的干扰补偿；在重新启动和关机之外存储并使用经调节的运行点；在最初启动期间（还未设置运行点）使用适当的最初设置。

在发射器中优选地使用红外线二极管作为光源。可以多级或逐步地调节其强度。在大多数应用中，可以使用具有7位分辨率（128电流级）的LED驱动器模块；采用晶体管级分立地建立一些光障或光电传感器并且因此其具有更小的功率级（2、4、8）。在0级发射器是关闭的，没有电流流动并且没有发出光。

接收器是例如红外线光电晶体管；其向微控制器的AD转换器提供电压；其包含例如10比特AD传感器（0…1023数位）。调节系统以便自由的光障产生在范围的上端处的接收级别RV，即高于600数位（THh）。被覆盖的光障产生相当地低于THl、通常接近于0数位的接收级别RV。

以下边界条件被纳入考虑：为了本发明的使用，在模拟光障中有被转换成数字信号（FREE（自由的）/COVERED（被覆盖的））的模拟的经测量的值。基于阈值完成这点。为了实现数字信号不在轻微地变动模拟级别时经常地跳回或跳向前；提供了滞后（见图3a中的HYS）。现在设置阈值THh和THl以便当存在介质时RL的级别位于相当地低于下阈值THl，并且当不存在削弱的介质时RV的级别清楚地超过上阈值THh。同样地，在构成滞后HYS的这些阈值之间的距离不应过小。如果自由的光障的级别充分地高并且如果正确地选择了阈值，那么确保可靠的功能（图3a）。在增加灰尘或污染的情况下，在接收器处的接收级别RV降低。那么有时将不再超过上阈值THh。那么传感器将被连续地中断。

然而，现在公开的光障控制克服了该问题并且通过重新调节中和（conteract），由此可以增大传输电流。因此，将再一次升高在接收器处的衰退中的级别RV。然而，重新调节不能够使得过时（old）。存在要遵守（observe）的若干约束和边界情形：

● 打开快门/系统。入射周围环境光可能干扰调节

● 堵塞或堆积可能阻塞一个或多个光障

● 当定义的时间段或处理数目已经流逝时我们可以假设有灰尘或污染

应注意的是，确定可以如何检测并处理边界情形的进一步的实现细节是可想象的。然而，总的说来，无论何时可能，观念都尝试自动地确定是否应进行调节（例如，在“被覆盖的光电池”的情况中）。对于其中控制可能更不适当的那些情况，在控制器之上提供了能够禁用控制器的实例。现在为了看是否有这样的情况，可以提供适当的实例，诸如监控快门的数字光障或通过检测运送发动机的供应电流的任何超额来检测被传送的目标的堵塞或堆积的实例。

所呈现的功能性原理旨在将接收级别RV保持在从TVm=minTargetValue（最小目标值）（默认600数位）到SL=saturationLimit（饱和极限）（默认900数位）的运行范围。然后关于TVm（minTargetValue）稳固地设置滞后HYS。默认是THl（下阈值）=50%TVm（minTargetValue），并且THh（上阈值）=70%TVm（minTargetValue）。如果没有达到/从下面通过（underrun）目标区域，那么假设发生灰尘或污染；然后接收级别应通过增长传输电流返回至目标范围。如果超过目标范围（接收器是处于饱和），那么假设将可能地清洁脏的光障。那么可以再一次减小电流以便最小化发射器的磨损。

在图4中的图表示出在三个被惹起的污染等级I、II和III（清洁的、脏的、无用的）处的光障的特性曲线，菱形表示在各个电流级处所测量的值。另外，指示了在算法中相关的所有的极限/参数。这是例如通过实线示出的目标区域TVm（minTargetValue）到SL（饱和极限）。在中间的点线是在控制过程期间尝试被达到的理想的achivedReceiverValue（实现的接收器值）。虚线指示阈值THh和THl（上阈值和下阈值）。虚线表示朝着被覆盖的或被隐藏的区域转换。该极限通过criticalCoveredValue（默认50）被定义为绝对值并且进一步通过milliGradientCovered（默认1000）被定义为特性曲线的斜率。

算法总是计算实际特性曲线的斜率（梯度）。因此可以直接地计算用于到达目标区域的电流级SC而不需要以线性的方式尝试每个功率。这节约了大量时间。故意地线性近似估计以便减少计算工作量。仅在增加灰尘的情况下特性变成强多项式。另外，发射器生成在上端处总是更少的光增加每电流级。因此，电流级的精确确定不是功能性相关的。

另外，斜率（梯度）被用于检测在控制期间传感器是否被屏蔽（mask）。当斜率小于milliGradientCovered时情况是这样。通过测量经验上针对专门的光障已经检验过这点了。由于在每个情况中在较低区域中的电流级以及接收级别的分辨率是低的，可能发生在计算梯度期间出现一些快并且大的跳动。因此，还应在低电流级别处通过绝对极限值criticalCoveredValue来识别屏蔽。那么当传感器被覆盖或被阻塞时将不进行控制。

为了正确地计算斜率（梯度），接收级别RV不应处于饱和。例如当刚刚清洁了传感器时情况是这样。传输电流SC仍非常高并且不受阻碍的以到达接收器处。该级别在饱和中的可测量的范围之外。为了使接收级别再一次进入线性范围，发射器电流必须被再一次降低。在这里不能够估计或计算正确的电流级SC。在这里为了不必线性地搜索，使用二进制进程。很可能需要更巨大的电流改变而不是小的电流改变，以便获得适当的接收级别。通过经常地将它二等分来减少传输电流或功率直到接收级别下降低于SL（饱和极限）。这之后，能够再一次正确地计算梯度。

如果甚至在最大电流级处将不达到接收级别TVm（minTargetValue），那么必须调节阈值以便在非常脏的玷污的限制中仍使用传感器。为了该目的，依赖于当前接收级别RV调节THl和THh（下阈值和上阈值）而不是关于TVm（minTargetValue）稳固地设置它们。当THl（下阈值）下降低于criticalCoveredValue时在污染之间的边界和由于介质的暗色化变得模糊不清。在该情况中，传感器将最可能报告假阳性堵塞。

本文中公开的光障主要地采用定义滞后HYS的两个阈值运行，即采用下阈值THl（lowerThreshold）和上阈值THh（upperThreshold）。这些阈值是基于最小接收级别TVm（minTargetValue）（600数位）计算的，即THl=50%TVm=300数位，并且THh=70%TVm=420数位。系统确保无论何时可能，针对接收级别RV的运行范围都位于TVm（600数位）之上并且不超过饱和值SL（SaturationLimit=900数位）。

总之，这里提出的控制方法可以以智能的方式调节在发射侧（IR-二极管）处的发射器电流；以示例的方式，可以在预定义的电流级（2、4、8）中逐步完成这点。因此，在接收侧（IR传感器/光电晶体管）上接收级别总是到达最佳运行点。

可以在自服务终端（也简称为SB终端）的固件中（诸如在ATM或POS系统中）实现本发明，如在图6中示意性示出的那样：自服务终端被设计为ATM100，并且特别地其包含以下组件：

卡片输入设备12；用户接口14；若干现金盒子102和输入和/或输出单元104。另外，在现金盒子/盒102和输入和/或输出单元104之间有运送路径106以安全并快速地在ATM内运送钞票。为了监控钞票运送安装了若干光障108。在这里示出的示例中，有两个或三个光障被组到一起以被连接到根据上面描述的如需要的话用于校准光障的控制方法运行的控制电路110。在这里示出的示例中，总共提供了三个控制电路110，每一个都被用作主控制单元112的从属控制器，所述主控制单元112充当自服务终端的主控制器/PC。

各个从属控制器110与驱动器和AD转换器和微控制器一起被用于信号的与硬件相关的评估并且用于将它们转换成事件。主控制器112用作来自从属控制器的事件的评估并且用作控制校准。PC其自身特别地用作状态/情形（诸如“污染”）的可视化并允许手动干涉控制（例如，在清洁（一个或多个）光障后手动地初始化校准）。在图6中示出的结构仅为用于实现参考图5解释的功能和结合的示例性架构。

该控制观念快速并可靠地工作。为了这一点，遵守或实现以下调节原理：

● 算法计算实际特性曲线（接收级别相对电流级）的梯度。因此，可以确定用于目标区域（在运行范围中运行）所需要的电流级。

● 基于该梯度还检测传感器（接收器）是否被屏蔽或覆盖。当该梯度小于定义值“milliGradientCovered”时情况是这样。在低电流级处，可以基于较低的极限“criticalCoveredValue”进一步检查这点。如果传感器被覆盖了，那么不执行控制。

● 在计算梯度（见I）之前，检查接收级别是否处于饱和（>SaturationLimit）。在该情况中，通过反复地将其二等分降低发射器电流，直到接收级别再一次小于饱和值“SaturationLimit”。

● 不管最大电流级还检测何时不再达到最小接收级别“minTargetValue”。那么传感器在重度玷污的边缘区域中。在该情况中，调节阈值的值“下阈值”和“上阈值”（见运行模式（O）），因为它们不再关于“minTargetValue”定义（各为50%和70%）而是依赖于实际接收级别被设置。以这种方式，甚至当光障被严重污染时尝试支撑光障的功能。

Claims (22)

1.一种用于控制至少一个光障（108）的方法（1000），其中从光学发射器（T）向光学接收器（R）发出光（L），其中依赖于所接收的光（L）确定当前接收级别（RV），并且其中借助于控制电路（110）检查所述当前接收级别（RV）是否下降低于下阈值（THl）或超过上阈值（THh）以确定所述光障（108）是否被中断，其特征在于：

依赖于预确定的最小接收级别（TVm）最初调节所述下阈值和所述上阈值（THl；THh）以便所述下阈值和所述上阈值（THl；THh）中的每一个都是最小接收级别（TVm）的分数，其中可允许的接收级别范围（RNG）被定义在所述最小接收级别（TVm）和预确定的饱和接收级别（SL）之间，并且其中在第一步骤序列（1100）中检查所述当前接收级别（RV）是否在所述可允许的接收级别范围（RNG）之外（步骤1112），并且如果情况是这样，在第二步骤序列（1200）中，依赖于所述最小接收级别（TVm）和/或所述饱和接收级别（SL）校准用于所述光学发射器（T）的运行的至少一个参数（SC）（1232）；

其特征在于在所述第二步骤序列（1200）中，在重新计算并调节了特别地指示用于所述光学发射器（T）的运行的运行电流的参数（步骤1231、1232）之后，还通过检查所述当前接收级别（RV）是否低于所述最小接收级别（TVm）（步骤1242）来检验所述当前接收级别（RV）（块1240），并且如果情况是这样，那么依赖于所述当前接收级别（RV）重新计算并调节所述下阈值和所述上阈值（THl；THh）（步骤1244、1245），或者否则，那么再次使用已经调节过的下阈值和所述上阈值（THl；THh）（步骤1243、1245）。

2.如权利要求1的方法（1000），其特征在于在所述第二步骤序列（1200）中，依赖于所述最小接收级别（TVm）和所述饱和接收级别（SL）校准特别地指示用于所述光学发射器（T）的运行的运行电流的参数（SC）（1231、1232）。

3.如权利要求1的方法（1000），其特征在于重新调节过的下阈值和所述上阈值（THl；THh）中的每一个是所述当前接收级别（RV）的分数。

4.如权利要求1的方法（1000），其特征在于调节所述下阈值（THl）以便所述分数为所述最小接收级别（TVm）或所述当前接收级别（TV）的30%-60%，并且调节所述上阈值（THh）以便所述分数为所述最小接收级别（TVm）或所述当前接收级别（TV）的60%-90%。

5.如权利要求4的方法（1000），其特征在于调节所述下阈值（THl）以便所述分数为所述最小接收级别（TVm）或所述当前接收级别（TV）的50%以及调节所述上阈值（THh）以便所述分数为所述最小接收级别（TVm）或所述当前接收级别（TV）的70%。

6.如权利要求1的方法（1000），其特征在于调节所述上阈值（THh）以便其比所述下阈值（THl）高至少10%。

7.如权利要求6的方法（1000），其特征在于调节所述上阈值（THh）以便其比所述下阈值（THl）高20%。

8.如权利要求1的方法（1000），其特征在于如果所述当前接收级别（RV）高于所述饱和接收级别（SL）（步骤1212），那么连续地减小经校准的特别地指示用于所述光学发射器（T）的运行电流的参数（SC）（步骤1213、1214）直到在所述接收器（R）处的所述当前接收级别（RV）低于所述预确定的饱和接收级别（SL）。

9.如权利要求1的方法（1000），其特征在于通过计算所述光障（108）的一个特性曲线（I）的梯度（grad;gradI）来校准指示用于所述光学发射器（T）的运行电流的参数（SC）（1221），以及将参数（SC）重新调节至依赖于所述梯度（gradI）来计算的目标值（TC）（步骤1231、1232）。

10.如权利要求9的方法（1000），其特征在于所述运行电流是电流级（SC）。

11.如权利要求9的方法（1000），其特征在于按照以下假设来计算所述梯度（grad）：开始于0点的各个特性曲线（I、II、III）首先是线性的，以便通过以下公式计算所述梯度（grad）（1221）：

grad=RV*w/SC，

其中grad是梯度，RV是所述当前接收级别并且w是加权因数并且SC是所述经调节的特别地指定所述光学发射器（T）的运行电流的参数。

12.如权利要求11的方法（1000），其特征在于SC是所述经调节的特别地指定所述光学发射器（T）的所述电流级（SC）的参数。

13.如权利要求9的方法（1000），其特征在于根据以下公式计算对于所述参数（SC）的所述目标值（TC）（1231）：

TC={TVm+(SL-TVm)/2}*w/grad，

其中TC是目标值，TVm是所述最小接收级别；SL是所述饱和接收级别；w是加权因数并且grad是经计算的梯度。

14.如权利要求9的方法（1000），其特征在于在所述第二步骤序列（1100）中，还通过检查所述经计算的梯度（gradI）是否低于最小梯度值（milliGradientCovered）来检验所述光障（108）是否被覆盖（块1220），并且如果情况是这样，那么在所述第二步骤序列（1200）中将不校准用于所述光学发射器（T）的运行的所述参数（SC），或者否则依赖于所述最小接收级别（TVm）、所述饱和接收级别（SL）和所述经计算的梯度（gradI）来重新计算并调节指示用于所述光学发射器（T）的运行电流的所述参数（SC）（步骤1231、1232）。

15.如权利要求14的方法（1000），其特征在于所述运行电流是功率级（SC）。

16.用于控制至少一个光障（108）的控制电路（110），其中光学发射器（T）发出光（L）到光学接收器（R），其中所述控制电路（110）被连接到所述接收器（R）或到下游转换器级（CNV）并确定依赖于所接收的光（L）的当前接收级别（RV），并且其中所述控制电路（110）检查所述当前接收级别（RV）是否下降低于下阈值（THl）或超过上阈值（THh）以确定所述光障（108）是否被中断，其特征在于

所述控制电路（110）被连接到所述光学发射器（T）或到上游驱动器级（DRV）并控制所述光学发射器（T）的运行，其中所述控制电路（110）依赖于预确定的最小接收级别（TVm）最初调节所述下阈值和所述上阈值（THl；THh）以便所述下阈值和所述上阈值（THl；THh）中的每一个都是最小接收级别（TVm）的分数，其中可允许的接收级别范围（RNG）被定义在所述最小接收级别（TVm）和预确定的饱和接收级别（SL）之间，并且其中在第一步骤序列（1100）中所述控制电路（110）检查所述当前接收级别（RV）是否在该可允许的接收级别范围（RNG）之外（步骤1112），并且如果情况是这样，在第二步骤序列（1200）中，其依赖于所述最小接收级别（TVm）和/或所述饱和接收级别（SL）校准用于所述光学发射器（T）的运行的至少一个参数（SC）（1232）；

其特征在于在所述第二步骤序列（1200）中，在重新计算并调节了特别地指示用于所述光学发射器（T）的运行的运行电流的参数（步骤1231、1232）之后，还通过检查所述当前接收级别（RV）是否低于所述最小接收级别（TVm）（步骤1242）来检验所述当前接收级别（RV）（块1240），并且如果情况是这样，那么依赖于所述当前接收级别（RV）重新计算并调节所述下阈值和所述上阈值（THl；THh）（步骤1244、1245），或者否则，那么再次使用已经调节过的下阈值和所述上阈值（THl；THh）（步骤1243、1245）。

17.如权利要求16的控制电路，其特征在于所述控制电路被实现在至少一个控制单元（110、112）中，其被连接到所述光障（108）中的一个或多个，以及在被连接到至少一个从属控制器（110）的主控制器（112）中。

18.如权利要求17的控制电路，其特征在于所述控制电路被实现在至少一个从属控制器中。

19.光障（108），其包括光学发射器（T）和所述发射器（T）向其发出光（L）并且是连接到根据权利要求16-17中任一个的控制电路的光学接收器（R）。

20.如权利要求19的光障（108），其特征在于光学接收器（R）连接到从属控制器（110）。

21.自服务终端（100），其包括被连接到其的根据权利要求16-17中的任一个的控制电路（110）和根据权利要求19的至少一个光障（108）。

22.如权利要求21的自服务终端（100），其特征在于所述自服务终端（100）包括被连接到所述光障（108）中的一个或多个的至少一个从属控制器（110），以及被连接到所述至少一个从属控制器（110）的主控制器（112），并且所述控制电路被实现在所述至少一个从属控制器（110）和所述主控制器（112）中。

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