CN107132582A - 光电传感器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光电传感器及其控制方法。光电传感器具有有：驱动脉冲产生单元，产生周期不同的驱动脉冲，发光部，接受驱动脉冲，发出对应于该驱动脉冲的光，受光部，接收被被检测物体反射的来自发光部的光，来产生受光信号，输出单元，对受光信号进行处理并输出检测信号，以及控制单元，该控制单元进行控制，使驱动脉冲产生单元平时产生睡眠周期的第一驱动脉冲，该控制单元被检测信号的有无变化触发，使驱动脉冲产生单元产生规定数量的工作周期的第二驱动脉冲；该工作周期是两个以上的长度不同的特定周期形成的，两个以上的该特定周期的平均值作为工作周期的值，且该工作周期短于睡眠周期。

Description

光电传感器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种光电传感器以及光电传感器的控制方法，尤其涉及能够节省能量的光电传感器以及光电传感器的控制方法。
背景技术
通常，光电传感器通过振荡电路产生投光脉冲来周期性地驱动投光元件，然后在物体检测区域，检测物体对来自投光元件的光进行遮挡或反射，受光元件未能接受来自投光元件的光或者接受了来自投光元件的光，产生受光信号，基于受光信号判断检测物体的有无。
在光电传感器中，振荡电路产生的脉冲一般是固定脉宽和固定周期的脉冲。但是，近年来，节省能源倍受重视。
为了实现节省能源的目的，在专利文献1(日本特开平6-209250号)中公开了一种光电开光。在专利文献1的光电开光中，用于产生投光脉冲的振荡电路与检测起动电路相连接，该检测起动电路用于判断光电开光所设置的环境是否为能够检测物体和人体等的环境。在检测起动电路判断为当前环境为该光电开光不能进行检测的情况下，振荡电路产生长的第一周期T1，在检测起动电路判断为能够进行检测的情况下，振动电路产生比第一周期T1短的第二周期T2。由此，通过设定周期不同的两种脉冲周期，在长的第一周期T1时，发光元件所消耗的能量减小，从而能够节省能源。
在专利文献2(US5331150A)中公开了另一种光电开光。该光电传感器中，在光路的状态发生变化时，振荡电路从产生长周期的脉冲的状态变为产生短周期的脉冲的状态，以达到节省能源的目的。
另外，干扰信号为导致光电传感器的检测误差大的主要原因，因此，提高抗干扰性能也至关重要。
但是，在上述专利文献中，均没有关于抗干扰技术的内容。
专利文献1：日本特开平6-209250号
专利文献2：US5331150A
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种既节省能源又具有良好的抗干扰性的光电传感器。
为了解决上述的技术问题，本发明的技术方案1提供一种光电传感器，该光电传感器具有：驱动脉冲产生单元，产生周期不同的驱动脉冲，发光部，接受所述驱动脉冲，发出对应于该驱动脉冲的光，受光部，接收被被检测物体反射的来自所述发光部的光，来产生受光信号，输出单元，对所述受光信号进行处理并输出检测信号；还具有控制单元，该控制单元进行控制，使所述驱动脉冲产生单元平时产生睡眠周期的第一驱动脉冲，该控制单元被所述检测信号的有无变化触发，使所述驱动脉冲产生单元产生规定数量的工作周期的第二驱动脉冲，该工作周期是两个以上的长度不同的特定周期形成的，两个以上的该特定周期的平均值作为所述工作周期的值，且该工作周期短于所述睡眠周期。
优选地，所述特定周期包括第一周期和与该第一周期的长度不同的第二周期，且所述第一周期与所述第二周期交替。或者，优选所述特定周期包括长度依次变长或变短的多个周期。
优选地，所述驱动脉冲产生单元具有：系统时钟产生单元，产生系统时钟，分频单元，被所述控制单元控制，基于所述系统时钟产生所述第一驱动脉冲和所述第二驱动脉冲，选择单元，被所述控制单元控制，选择所述第一驱动脉冲或所述第二驱动脉冲。
优选地，所述控制单元根据被检测物体的大小和被检测物体的移动速度，决定所述工作周期和所述睡眠周期的长度。
优选地，所述睡眠周期与所述工作周期的比值为10～15。
优选地，所述规定个数为4～8的整数。
本发明的另一技术方案提供一种光电传感器的控制方法，该光电传感器的控制方法对光电传感器进行控制，该光电传感器具有驱动脉冲产生单元、发光部、受光部、输出单元、控制单元，该光电传感器的控制方法包括：驱动脉冲产生步骤，由所述驱动脉冲产生单元产生周期不同的驱动脉冲，发光步骤，所述发光部接受所述驱动脉冲，发出对应于该驱动脉冲的光，受光步骤，所述受光部接收被被检测物体反射的来自所述发光部的光，来产生受光信号，输出步骤，所述输出单元对所述受光信号进行处理并输出检测信号；该光电传感器的控制方法还包括驱动脉冲决定步骤，所述控制单元进行控制，使所述驱动脉冲产生单元平时产生睡眠周期的第一驱动脉冲，该控制单元被所述检测信号的有无变化触发，使所述驱动脉冲产生单元产生规定数量的工作周期的第二驱动脉冲，该工作周期是两个以上的长度不同的特定周期形成的，两个以上的该特定周期的平均值作为所述工作周期的值，且该工作周期短于所述睡眠周期。
优选地，所述特定周期包括第一周期和与该第一周期的长度不同的第二周期，且所述第一周期与所述第二周期交替。或者，优选所述特定周期包括长度依次变长或变短的多个周期。
优选地，所述驱动脉冲产生单元具有：系统时钟产生单元，产生系统时钟，分配单元，被所述控制单元控制，基于所述系统时钟产生所述第一驱动脉冲和所述第二驱动脉冲，选择单元，被所述控制单元控制，选择所述第一驱动脉冲或所述第二驱动脉冲。
优选地，所述控制单元根据被检测物体的大小和被检测物体的移动速度，决定所述工作周期和所述睡眠周期的长度。
优选地，所述睡眠周期与所述工作周期的比值为10～15。
优选地，所述规定个数为4～8的整数。
根据本发明，能够提供一种既节省能源又具有良好的抗干扰性的光电传感器及其控制方法。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例的光电传感器的整体结构的框图。
图2是表示本发明的一个实施例的光电传感器的动作的时序图。
图3是表示本发明的一个变形例的光电传感器的动作的时序图。
图4是表示本发明的另一变形例的光电传感器的动作的时序图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。本发明的光电传感器1用于对生产线上是否有体积较大的被检测物经过进行检测。
首先，参照图1对本发明的第1实施例的光电传感器1的结构进行说明。图1是表示本发明的第1实施例的光电传感器1的整体结构的框图。
第1实施例的光电传感器1具有：系统时钟产生单元2，用于产生周期相同且脉冲宽度相同的系统时钟脉冲信号；分频单元3，具有分频模块m和分频模块n，分频模块m对系统时钟脉冲信号进行调制生成周期交替变化的工作周期T1的脉冲信号，分频电路n对系统时钟脉冲信号进行调制生成周期为睡眠周期T2的脉冲信号，其中，工作周期T1由第一周期T11和长度与第一周期T11的长度不同的第二周期T12构成，工作周期T1的值相当于第一周期T11与第二周期T12的平均值，且睡眠周期T2长于工作周期T1、第一周期T11以及第二周期T12；选择单元4，基于后述的控制单元8的控制，选择周期为工作周期T1的脉冲信号或周期为睡眠周期T2的脉冲信号作为驱动信号并输出；发光部5，具有能够发光的发光元件52和用于驱动该发光元件52的发光驱动单元51；受光部6，具有接收来自发光元件52的光的受光元件62和对来自受光元件62的受光信号进行放大的受光放大模块61；输出单元7，对经由受光放大模块61放大的受光信号进行处理并输出检测信号。
下面，参照图2，对光电传感器1的动作进行说明。在下面的说明中，以在发光元件52与受光元件62之间的光路(以下，简称为检测光路)上具有被检测物的状态下，起动光电传感器1的情况为例进行说明。
图2是表示光电传感器1的动作的时序图。在图2中，输出信号相对于受光信号延迟传感器的响应时间Td。
当光电传感器1被起动之后，系统时钟产生单元2始终产生系统时钟脉冲信号，且分频模块m产生工作周期T1的脉冲信号，分频电路n产生睡眠周期T2的脉冲信号。
然后，由于在检测光路上存在被检测物，控制单元8控制选择单元4选择睡眠周期T2的脉冲信号作为驱动信号，来输出至发光驱动单元51，发光驱动单元51以睡眠周期T2驱动发光元件52，从而发光元件52以睡眠周期T2进行发光。通过选择周期长的睡眠周期T2的脉冲作为驱动信号，能够达到节省能量的效果。
然后，由于在检测光路上存在被检测物，受光元件62被遮挡而不能接受来自发光元件52的光，因此输出单元7不会输出检测信号。
当随着被检测物的移动在检测光路上没有被检测物时，受光元件62能够接受来自发光元件52的光，从而输出单元7输出检测信号。
此时，控制单元8基于输出单元7的检测信号状态的变化(检测信号从低电平变为高电平)，控制选择单元4选择工作周期T1的脉冲信号作为驱动信号输出至发光驱动单元51，发光驱动单元51以工作周期T1驱动发光元件52，从而发光元件52以工作周期T1进行发光。此时，由于在检测光路上不存在被检测物，所以受光元件62能接受来自发光元件52的光，输出单元7输出检测信号。
当发光元件52以工作周期T1发光4次且输出单元7输出与驱动信号相对应的4次检测信号的情况下，控制单元8控制选择单元4选择睡眠周期T2的脉冲信号作为驱动信号并输出至发光驱动单元51，发光驱动单元51以睡眠周期T2驱动发光元件52，从而发光元件52以睡眠周期T2进行发光。
然后，保持以睡眠周期T2驱动发光元件52的状态不变，直到输出单元7的检测信号状态发生变化为止。当没有与驱动信号相对应的输出信号时，表示在检测光路上有新的被检测物出现。此时，来自发光元件52的光被被检测物遮挡，从而受光元件62不能接受来自发光元件52的光，从而输出单元7不会输出检测信号。控制单元8基于输出单元7的检测信号状态的变化，控制选择单元4选择工作周期T1的脉冲信号作为驱动信号并输出至发光驱动单元51，发光驱动单元51以工作周期T1驱动发光元件52，从而发光元件52以工作周期T1进行发光。
当发光元件52以工作周期T1发光4次且输出单元7仍未输出与驱动信号相对应的4个检测信号的情况下，控制单元8控制选择单元4选择睡眠周期T2的脉冲信号作为驱动信号输出至发光驱动单元51，发光驱动单元51以睡眠周期T2驱动发光元件52，从而发光元件52以睡眠周期T2进行发光，直到输出单元7的检测信号状态再一次发生变化为止。
然后，重复循环上述的动作。
在上述的实施例中，仅在检测光路上的被检测物的状态(输出单元的检测信号状态)发生变化时，即，从有被检测物的状态变为没有被检测物的状态，或从没有被检测物的状态变为有被检测物的状态时，选择单元4选择周期短于睡眠周期T2的工作周期T1的脉冲信号，来以工作周期T1驱动发光元件52，并且该脉冲信号是周期为第一周期T11的脉冲信号和周期为与第一周期T11的长度不同的第二周期T12的脉冲信号交替形成的脉冲信号，并且睡眠周期T2长于第一周期T11和第二周期T12，而平常在检测光路上的被检测物的状态未发生变化时，总是以睡眠周期驱动发光元件52发光。由此，不仅能够减小发光元件所消耗的能量，节省能源，而且工作周期T1是由周期不同的两个周期交替构成的，从而与工作周期T1为单一周期的情况相比，能够消除频率与该单一周期相同的干扰信号，从而提高光电传感器的检测精度。
另外，关于工作周期T1和睡眠周期T2的时间长度，能够根据被检测物的长度以及生产线上的被检测物的移动速度来决定。例如，基于被检测物的平均移动速度，使长度最短的被检测物经过光电传感器1的时间为多个(在本实施例中为4个)工作周期T1的时间与多个(例如4个，也可以是3个、5个或者多更的10个等)睡眠周期T2的时间之和。
下面，列举工作周期T1(第一周期T11、第二周期T12)、睡眠周期T2的脉冲宽度的具体例子。驱动信号的宽度例如为2～2.5微秒，第一周期T11为30微秒，第二周期T12为50微秒，睡眠周期T2为400微秒，若将第一周期T11、第二周期T12的平均值表示为工作周期T1的值，则睡眠周期T2与工作周期T1的比为10。
在此，关于工作周期T1(第一周期T11、第二周期T12)与睡眠周期T2的值只不过是一个具体的例子，睡眠周期T2与工作周期T1的比不限于10，可以为10～15，更优选为13。这样，能够使光电传感器良好地进行检测。
另外，在上述实施例中，列举了工作周期T1是第一周期T11与第二周期T12交替形成的，但是不限于此。
下面参照图3～4对本发明的变形例进行说明。图3是表示本发明的一个变形例的光电传感器的动作的时序图，图4是表示本发明的另一个变形例的光电传感器的动作的时序图。
如图3所示，分频单元3还可以具有设置在分频模块m的下游的调频模块(省略图示)。在此情况下，分频模块m对系统时钟脉冲信号进行调制生成周期相同的工作周期的脉冲信号，该调频模块对工作周期的脉冲信号进行调整，生成周期依次变长的周期T11a、周期T12a、周期T13a的脉冲信号。并且，工作周期T1为周期T11a、周期T12a、周期T13a的平均值。
如图4所示，分频单元3还可以具有设置在分频模块m的下游的调频模块(省略图示)。在此情况下，分频模块m对系统时钟脉冲信号进行调制生成周期相同的工作周期的脉冲信号，该调频模块对工作周期的脉冲信号进行调整，生成周期依次变短的周期T13b、周期T12b、周期T11b的脉冲信号。并且，工作周期T1为周期T13b、周期T12b、周期T11b的平均值。
在上述的实施例中，以当输出单元7连续输出4个与工作周期相对应的输出信号时，选择单元4选择周期为睡眠周期T2的脉冲信号来驱动发光元件52的情况为例进行说明。但是触发选择单元4选择睡眠周期T2的脉冲信号的输出信号的个数不限于4个，例如大于4，优选该个数为4～8个。这样，能够使光电传感器良好地进行检测。
在以上的实施例中，以睡眠周期T2相等的情况为例进行了说明，但是不限于此，睡眠周期也可以逐渐变长，当发光元件发光4次而输出信号的状态未发生变化，即被检测物的状态未发生变化的情况下，睡眠周期变为恒定值。由此，能够提高检测精度。
上述的具体实施方式仅是例示性的，本发明的保护范围根据权利要求书确定，不受上述具体实施方式的限制。

Claims (14)

1.一种光电传感器，
具有：
驱动脉冲产生单元，产生周期不同的驱动脉冲，
发光部，接受所述驱动脉冲，发出对应于该驱动脉冲的光，
受光部，接收被被检测物体反射的来自所述发光部的光，来产生受光信号，
输出单元，对所述受光信号进行处理并输出检测信号；
其特征在于，
还具有控制单元，该控制单元进行控制，使所述驱动脉冲产生单元平时产生睡眠周期的第一驱动脉冲，该控制单元被所述检测信号的有无变化触发，使所述驱动脉冲产生单元产生规定数量的工作周期的第二驱动脉冲，
该工作周期是两个以上的长度不同的特定周期形成的，两个以上的该特定周期的平均值作为所述工作周期的值，且该工作周期短于所述睡眠周期。
2.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述特定周期包括第一周期和与该第一周期的长度不同的第二周期，且所述第一周期与所述第二周期交替。
3.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述特定周期包括长度依次变长或变短的多个周期。
4.如权利要求1～3中所述的光电传感器，其特征在于，
所述驱动脉冲产生单元具有：
系统时钟产生单元，产生系统时钟，
分频单元，被所述控制单元控制，基于所述系统时钟产生所述第一驱动脉冲和所述第二驱动脉冲，
选择单元，被所述控制单元控制，选择所述第一驱动脉冲或所述第二驱动脉冲。
5.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述控制单元根据被检测物体的大小和被检测物体的移动速度，决定所述工作周期和所述睡眠周期的长度。
6.如权利要求5所述的光电传感器，其特征在于，所述睡眠周期与所述工作周期的比值为10～15。
7.如权利要求1～6中任一项所述的光电传感器，其特征在于，所述规定个数为4～8的整数。
8.一种光电传感器的控制方法，对光电传感器进行控制，该光电传感器具有驱动脉冲产生单元、发光部、受光部、输出单元、控制单元，
该光电传感器的控制方法包括：
驱动脉冲产生步骤，由所述驱动脉冲产生单元产生周期不同的驱动脉冲，
发光步骤，所述发光部接受所述驱动脉冲，发出对应于该驱动脉冲的光，
受光步骤，所述受光部接收被被检测物体反射的来自所述发光部的光，来产生受光信号，
输出步骤，所述输出单元对所述受光信号进行处理并输出检测信号；
其特征在于，
该光电传感器的控制方法还包括驱动脉冲决定步骤，所述控制单元进行控制，使所述驱动脉冲产生单元平时产生睡眠周期的第一驱动脉冲，该控制单元被所述检测信号的有无变化触发，使所述驱动脉冲产生单元产生规定数量的工作周期的第二驱动脉冲，该工作周期是两个以上的长度不同的特定周期形成的，两个以上的该特定周期的平均值作为所述工作周期的值，且该工作周期短于所述睡眠周期。
9.如权利要求8所述的光电传感器的控制方法，其特征在于，所述特定周期包括第一周期和与该第一周期的长度不同的第二周期，且所述第一周期与所述第二周期交替。
10.如权利要求8所述的光电传感器的控制方法，其特征在于，所述特定周期包括长度依次变长或变短的多个周期。
11.如权利要求8～10中任一项所述的光电传感器的控制方法，其特征在于，
所述驱动脉冲产生单元具有：
系统时钟产生单元，产生系统时钟，
分配单元，被所述控制单元控制，基于所述系统时钟产生所述第一驱动脉冲和所述第二驱动脉冲，
选择单元，被所述控制单元控制，选择所述第一驱动脉冲或所述第二驱动脉冲。
12.如权利要求11所述的光电传感器的控制方法，其特征在于，所述控制单元根据被检测物体的大小和被检测物体的移动速度，决定所述工作周期和所述睡眠周期的长度。
13.如权利要求12所述的光电传感器的控制方法，其特征在于，所述睡眠周期与所述工作周期的比值为10～15。
14.如权利要求8～13中任一项所述的光电传感器的控制方法，其特征在于，所述规定个数为4～8的整数。
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