CN106774586B - 用于光电传感器的恒流控制电路及自助存取款设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了用于光电传感器的恒流控制电路及自助存取款设备。该恒流控制电路包括：数模转换模块、电压跟随模块、比例放大模块和恒流控制模块；数模转换模块接入发光电流值对应的数字电压信号，并将数字电压信号转换为模拟电压信号输出；模拟电压信号通过电压跟随模块传输到比例放大模块；比例放大模块与恒流控制模块相连，以将模拟电压信号放大输出到恒流控制模块，恒流控制模块与光电传感器的发光端相连，以根据接收的模拟电压信号向发光端输出恒定电流。利用该技术方案，有效避免了恒定电流控制时的通讯时延，达到了快速响应并输出发光电流值所对应模拟电压信号的目的，保证了光电传感器的发光端能够输出恒定的发光电流。
Description
技术领域
本发明实施例涉及技术领域金融设备技术领域，尤其涉及用于光电传感器的恒流控制电路及自助存取款设备。
背景技术
自动存取款设备的机芯中通常配置有大量的光电传感器，这些光电传感器可用于纸币传输路径的追踪以及纸币定位等。目前，光电传感器中的发光端一般为发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，实际应用中为保证LED的发光电流不随电路负载等因素的变化而变化，通常会对发光电流进行恒流控制。
现有技术中一般使用恒流源芯片控制光电传感器的发光电流，然而，该种恒流源芯片恒流控制时所对应电流值范围有限，影响发光电流值的调节范围，同时，基于该恒流源芯片进行恒流控制时往往存在一定的通讯时延，影响恒流控制的响应时间。此外，实际应用中也可直接采用放大器和开关管组成恒流输出，但该种恒流控制电路同样存在可调节性差、响应速度慢的问题。
发明内容
本发明实施例提供了用于光电传感器的恒流控制电路及自助存取款设备，能够高效快速的对光电传感器较大调节范围内的发光电流进行恒流控制。
一方面，本发明实施例提供了一种用于光电传感器的恒流控制电路，包括：
数模转换模块、电压跟随模块、比例放大模块和恒流控制模块；
所述数模转换模块的输入端接入发光电流值对应的数字电压信号，并将所述数字电压信号转换为模拟电压信号输出；所述数模转换模块的输出端与所述电压跟随模块的输入端相连，所述电压跟随模块的输出端与所述比例放大模块的输入端相连；所述模拟电压信号通过所述电压跟随模块传输到所述比例放大模块；
所述比例放大模块的输出端与所述恒流控制模块的输入端相连，以将所述模拟电压信号放大输出到所述恒流控制模块，所述恒流控制模块的输出端与光电传感器的发光端相连，以根据接收到的模拟电压信号向所述发光端输出恒定电流。
另一方面，本发明实施例提供了一种自助存取款设备，包括：至少一个光电传感器，还包括：本发明实施例提供的用于光电传感器的恒流控制电路；
所述至少一个光电传感器的发光端与所述用于光电传感器的恒流控制电路串联，以根据所述用于光电传感器的恒流控制电路恒流控制所述发光端的发光电流。
本发明实施例中提供了用于光电传感器的恒流控制电路及自助存取款设备，该恒流控制电路包括：数模转换模块、电压跟随模块、比例放大模块和恒流控制模块；其中，数模转换模块的输入端接入发光电流值对应的数字电压信号，并将数字电压信号转换为模拟电压信号输出，其输出端与电压跟随模块的输入端相连，且电压跟随模块的输出端与比例放大模块的输入端相连，模拟电压信号通过电压跟随模块传输到比例放大模块，比例放大模块将模拟电压信号放大输出到恒流控制模块，最终恒流控制模块根据接收到的模拟电压信号向光电传感器的发光端输出恒定电流。利用该恒流控制电路，采用数模转换的电压输出有效避免了恒定电流控制时的通讯时延，达到了快速响应并输出发光电流值所对应模拟电压信号的目的，保证了光电传感器的发光端能够输出恒定的发光电流，该恒流控制电路具有广范围调节发光电流以及使用灵活容易实现的特点，具有更好的适用性。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种用于光电传感器的恒流控制电路的结构框图；
图2为本发明实施例二提供的一种自助存取款设备的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种用于光电传感器的恒流控制电路的结构框图，该恒流控制电路适用于为光电传感器的发光端提供恒定电流的情况，该恒流控制电路可以集成在自助存取款设备上。如图1所示，该恒流控制电路，包括：数模转换模块11、电压跟随模块12、比例放大模块13和恒流控制模块14。
其中，数模转换模块11的输入端接入发光电流值对应的数字电压信号，并将所述数字电压信号转换为模拟电压信号输出；数模转换模块11的输出端与电压跟随模块12的输入端相连，电压跟随模块12的输出端与比例放大模块13的输入端相连；所述模拟电压信号通过电压跟随模块12传输到比例放大模块13。
比例放大模块13的输出端与恒流控制模块14的输入端相连，以将所述模拟电压信号放大输出到恒流控制模块14，恒流控制模块14的输出端与光电传感器的发光端20相连，以根据接收到的模拟电压信号向发光端10输出恒定电流。
在本实施例中，数模转换模块11可以接入一个数字电压信号，该数字电压信号可以通过光电传感器的发光端20所需的发光电流确定；之后数模转换模块可以通过数值信号处理或现场可编程门阵列将所接入的数字电压信号转换为可输出的模拟电压信号，或者也可直接通过设置的数模转换芯片将上述数字电压信号转换为模拟电压信号。可以理解的是，数模转换模块11中进行数模转换的芯片精度决定了所对应发光电流值的调节范围，芯片精度越高对应的发光电流值调节范围就越广。
在本实施例中，电压跟随模块12可以接入数模转换模块11输出的模拟电压信号，经过电压跟随模块12其输出的模拟电压信号与接入的模拟电压信号几乎相同，但电压跟随模块12可以对前级的数模转换模块11呈高阻状态，对后级的比例放大模块13呈低阻状态，从而对前后级的电路模块起到隔离作用，由此增强所接入模拟电压信号的带负载能力和传输能力。
在本实施例中，比例放大模块13具体用于对接入的模拟电压信号进行放大，放大后的模拟电压信号最终输出给恒流控制模块14，恒流控制模块14外接光电传感器的发光端201，由此恒流控制模块14根据所接收的模拟电压信号调节发光端201所需的发光电压，进而保证发光端201具有恒定的发光电流。
进一步地，该恒流控制电路还包括：滤波模块15，其中，滤波模块15的输入端与电压跟随模块12的输出端相连，所述模拟电压信号通过滤波模块15进行高频杂波滤除后输出到比例放大模块13。
在本实施例中，滤波模块15可以对所接入的模拟电压信号进行滤波处理，由此滤除所述模拟电压信号中的高频杂波，从而避免噪声信号对所述模拟电压信号的影响，进而输出高精度的模拟电压信号。
进一步地，电压跟随模块12包括第一运算放大器A1；其中，第一运算放大器A1的同相输入端与数模转换模块11的输出端相连；第一运算放大器A1的反相输入端连接第一运算放大器A1的输出端，以用于前后级电路模块的电压隔离。
在本实施例中，为了实现前后级电路模块的隔离，电压跟随模块12首先通过第一运算放大器A1的同相输入端接入数模转换模块11输出的模拟电压信号，之后将第一运算放大器A1的反相输入端与第一运算放大器A1的输出端相连，该电压跟随模块12使用了电压串联负反馈，使得电路具有输入电阻大，输出电压小的特点，从而实现了前后级电路模块的隔离。
此外，滤波模块15，包括：第一电阻R1和第一电容C1。其中，第一电阻R1的一端与电压跟随模块12的输出端相连，另一端分别与第一电容C1的一端以及比例放大模块13的输入端相连，且第一电容C1的另一端接地。
在本实施例中，根据所描述的滤波模块15的电路结构，可以实现所述模拟电压信号中高频杂波信号的滤除，从而可以向比例放大模块13输入高精度的模拟电压信号。需要说明的是，本实施例中第一电阻R1以及第一电容C1的取值可以根据实际应用中的实际需求调节设定，优选地，可以将第一电阻R1设置成一个极小电阻，从而减少第一电阻R1的分压。此外，第一电容C1的另一端接地，在模拟电压信号的传输过程中更好地起到滤波作用。
在上述实施例的基础上，比例电压模块13，包括：反向运算放大器131和第二电容C2。
在本实施例中，反相运算放大器131的输入端与滤波模块15的输出端相连，反相运算放大器131的输出端与恒流控制模块14相连，用于向恒流控制模块14输入放大后的模拟电压信号；第二电容C2为相位补偿电容，与反相运算放大器131并联，用于补偿反相运算放大器131输入端的电容。
进一步地，反相运算放大器131，包括：第二运算放大器A2、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第二电容C2。
其中，第二运算放大器A2的反相输入端连通过第二电阻R2与电压跟随模块12的输出端相连；第二运算放大器A2的同相输入端通过第三电阻R3与第一外接电源V1相连，同时，第二运算放大器A2的同相输入端与第四电阻R4连接之后接地；第二运算放大器A2的输出端与恒流控制模块14相连，且第五电阻R5和第二电容C2并联连接在第二运算放大器A2的反相输入端和输出端之间。
可以理解的是，反相运算放大器131中的第一外界电源V1的取值没有具体的限制，可依据能够供给的电压值，本实施例可以将其电压值的范围优选为20V～30V，由此可以更好的放大所接入的模拟电压信号，进而保证放大后的模拟电压信号更适用于发光电流的控制。
进一步地，恒流控制模块14，包括：第三运算放大器A3、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10以及三极管Q。
其中，第三运算放大器A3的反相输入端与比例放大模块13的输出端相连；第三运算放大器A3的输出端通过第六电阻R6与三极管Q的基极相连；三极管Q的集电极分别与第七电阻R7的一端以及第八电阻R8的一端相连，第七电阻R7的另一端与第二外接电源V2相连，第八电阻R8的另一端与第三运算放大器A3，三级管Q的发射极通过第十电阻R10外接光电传感器的发光端201。
在本实施例中，恒流控制模块14中第三运算放大器A3的反相输入端接入经过放大后的模拟电压信号，此时，第七电阻R7的一端接收模拟电压信号对应的电压值，另一端接收第二外接电源V2的电压值，由于模拟电压信号通过第三运算放大器A3实现了闭环控制，使得第七电阻R7的另一端也受到模拟电压信号的控制，即保证第七电阻R7两端的电压均为模拟电压信号对应的电压值，从而实现对流经第七电阻R7的电流的控制。
需要说明的是，恒流控制模块14中的第八电阻R8和第九电阻R9均设值为极大电阻，其具有的电阻值远大于第七电阻，由此减少第八电阻R8和第九电阻R9对第七电阻R7的分流，以使第七电阻R7的电流约等于三极管Q的集电极电流，优选地，本实施例可以采用比第七电阻R7的阻值大500倍的电阻作为第八电阻R8及第九电阻R9的阻值。此时，第七电阻R7以及三极管Q的集电极具有的电流就可看作输出给光电传感器的发光电流，从而实现对光电传感器发光电流的控制。此外，第二外接电源V2取值没有具体的限制，可依据能够供给的电压值，本实施例可以将其电压值优选为24V。
本发明实施例一提供的用于光电传感器的恒流控制电路，通过数模转换模块输出不同的模拟电压信号实现了对光电传感器的发光电流的控制，并在模拟电压信号的传输过程中实现了电压信号的降噪处理及放大处理，由此保证恒流控制电路能够具有高精度的模拟电压信号。此外，利用该控制电路，有效避免了恒定电流控制时的通讯时延，达到了快速响应并输出发光电流值所对应模拟电压信号的目的，该恒流控制电路具有广范围调节发光电流以及使用灵活容易实现的特点，具有更好的适用性。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种自助存取款设备的结构框图，如图2所示，本发明实施例提供的自助存取款设备，包括：至少一个光电传感器20，还包括：上述实施例提供的用于光电传感器的恒流控制电路10。
其中，至少一个光电传感器20的发光端201与用于光电传感器的恒流控制电路10串联，以根据用于光电传感器的恒流控制电路10恒流控制发光端201的发光电流。
具体地，恒流控制电路10根据具有的数模转换模块接入发光电流值对应的数字电压信号，并将数字电压信号转换为模拟电压信号输出给其中的电压跟随模块，之后经比例放大模块将放大后的模拟电压信号输出给恒流控制模块，最终由恒流控制模块根据其模拟电压信号恒流控制至少一个光电传感器20的发光端201的发光电流。
可以理解的是，本实施例中的恒流控制电路10可以优选的与一个或多个光电传感器20的发光端201相连，由此对一个或多个光电传感器20的发光电流进行恒流控制。
进一步地，该自助存取款设备中还包括：控制器30，其中，控制器30与至少一个光电传感器20的射光端202电连接；至少一个光电传感器20的射光端202通过模/数转换器40与用于光电传感器的恒流控制电路10相连。
具体地，至少一个光电传感器20的射光端202获取控制器30发送的发光所需的发光电流值，并确定发光电流值对应的模拟电压信号；射光端202将所述模拟电压信号通过模/数转换器40输出至用于光电传感器的恒流控制电路10，最终通过恒流控制电路10实现发光电流的恒定控制。
需要说明的是，本实施例中的恒流控制电路10可以是上述实施例描述的结构，这里不再详细示出。
本发明实施例二提供的一种自助存取款设备，所集成的恒流控制电路可以采用数模转换的电压输出有效避免了恒定电流控制时的通讯时延，达到了快速响应并输出发光电流值所对应模拟电压信号的目的，保证了光电传感器的发光端能够输出恒定的发光电流，该恒流控制电路具有广范围调节发光电流以及使用灵活容易实现的特点，具有更好的适用性，进而达到了节省自助存取款设备成本消耗的目的。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种用于光电传感器的恒流控制电路，其特征在于，包括：数模转换模块、电压跟随模块、比例放大模块和恒流控制模块；
所述数模转换模块的输入端接入发光电流值对应的数字电压信号，并将所述数字电压信号转换为模拟电压信号输出；所述数模转换模块的输出端与所述电压跟随模块的输入端相连，所述电压跟随模块的输出端与所述比例放大模块的输入端相连；所述模拟电压信号通过所述电压跟随模块传输到所述比例放大模块；
所述比例放大模块的输出端与所述恒流控制模块的输入端相连，以将所述模拟电压信号放大输出到所述恒流控制模块，所述恒流控制模块的输出端与光电传感器的发光端相连，以根据接收到的模拟电压信号向所述发光端输出恒定电流；
所述恒流控制模块，包括：第三运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻以及三极管；
所述第三运算放大器的反相输入端与所述比例放大模块的输出端相连；所述第三运算放大器的输出端通过所述第六电阻与所述三极管的基极相连；所述三极管的集电极分别与所述第七电阻的一端以及所述第八电阻的一端相连，所述第七电阻的另一端与第二外接电源相连，所述第八电阻的另一端与所述第三运算放大器的同相输入端相连，同时，所述第八电阻的另一端通过所述第九电阻接地；所述三极 管的发射极通过所述第十电阻外接所述光电传感器的发光端。
2.根据权利要求1所述的用于光电传感器的恒流控制电路，其特征在于，还包括：滤波模块；
其中，所述滤波模块的输入端与所述电压跟随模块的输出端相连，所述模拟电压信号通过所述滤波模块进行高频杂波滤除后输出到所述比例放大模块。
3.根据权利要求1所述的用于光电传感器的恒流控制电路，其特征在于，所述电压跟随模块包括第一运算放大器；
其中，所述第一运算放大器的同相输入端与所述数模转换模块的输出端相连；所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一运算放大器的输出端，以用于前后级电路模块的电压隔离。
4.根据权利要求2所述的用于光电传感器的恒流控制电路，其特征在于，
所述滤波模块包括：第一电阻和第一电容；
其中，所述第一电阻的一端与所述电压跟随模块的输出端相连，另一端分别与所述第一电容的一端以及所述比例放大模块的输入端相连，且所述第一电容的另一端接地。
5.根据权利要求2所述的用于光电传感器的恒流控制电路，其特征在于，所述比例放大模块，包括：反相运算放大器和第二电容；
所述反相运算放大器的输入端与所述滤波模块的输出端相连，所述反相运算放大器的输出端与所述恒流控制模块相连，用于向所述恒流控制模块输入放大后的模拟电压信号；
所述第二电容为相位补偿电容，与所述反相运算放大器并联，用于补偿所述反相运算放大器输入端的电容。
6.根据权利要求5所述的用于光电传感器的恒流控制电路，其特征在于，所述反相运算放大器包括：第二运算放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻；
所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第二电阻与所述电压跟随模块的输出端相连；所述第二运算放大器的同相输入端通过所述第三电阻与第一外接电源相连，同时，所述第二运算放大器的同相输入端与所述第四电阻连接之后接地；所述第二运算放大器的输出端与所述恒流控制模块相连，且所述第五电阻和所述第二电容并联连接在所述第二运算放大器的反相输入端和输出端之间。
7.一种自助存取款设备，包括：至少一个光电传感器，其特征在于，还包括如权利要求1-6任一项所述的用于光电传感器的恒流控制电路；
所述至少一个光电传感器的发光端与所述用于光电传感器的恒流控制电路串联，以根据所述用于光电传感器的恒流控制电路恒流控制所述发光端的发光电流。
8.根据权利要求7所述的自助存取款设备，其特征在于，还包括：控制器；
所述控制器与所述至少一个光电传感器的射光端电连接；所述至少一个光电传感器的射光端通过模/数转换器与所述用于光电传感器的恒流控制电路相连；
所述至少一个光电传感器的射光端获取所述控制器发送的发光所需的发光电流值，并确定所述发光电流值对应的模拟电压信号；所述射光端将所述模拟电压信号通过模/数转换器传输至所述用于光电传感器的恒流控制电路。
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