CN108809288A - 超微型对射光电开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超微型对射光电开关，涉及红外传感器的技术领域，包括：发射器和接收器，发射器包括单片机、第一电路板、发射管、发射器外壳，单片机、第一电路板、发射管均放置在发射器外壳的内部，单片机嵌入连接在第一电路板上，单片机控制第一电路板以驱动发射管发射红外光；接收器用于接收发射管发射的红外光，并放大接收的红外光，对放大后的红外光进行脉冲整形，得到符合负载需求的电信号，输出所述电信号；接收器包括：至少一个芯片、第二电路板、接收管、接收器外壳，至少一个芯片、接收管均放置在接收器外壳的内部；至少一个芯片嵌入连接在第二电路板上。解决了现有技术中对射开关附带外部控制盒的技术问题。

Description

超微型对射光电开关

技术领域

本发明涉及红外传感器技术领域，尤其是涉及一种超微型对射光电开关。

背景技术

现有对射光电开关，由发射器和接收器组成，发射端发出红外光，接收端接收。主要用于检测发射器与接收器之间有无物体遮挡，有物体遮挡，光线切断，便输出信号。

然而现有的对射光电开关，其开关的控制器设置在外侧，使用控制盒防止控制器，致使成本高，且安装不方便。或者，现有的对射光电开关采用普通电子元器件，体积大，不利于在狭小的空间安装。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供超微型对射光电开关，解决了现有技术中对射开关附带外部控制盒的技术问题，同时，本发明提供的超微型对射光电开关具有体积小、结构简单、操作方便、成本低的优点。

第一方面，本发明实施例提供了一种超微型对射光电开关，包括：发射器和接收器，

所述发射器包括单片机、第一电路板、发射管、发射器外壳，所述单片机、所述第一电路板、所述发射管均放置在所述发射器外壳的内部，所述单片机嵌入连接在所述第一电路板上，所述单片机控制所述第一电路板以驱动所述发射管发射红外光；

所述接收器用于接收所述发射管发射的红外光，并放大接收的红外光，对放大后的红外光进行脉冲整形，得到符合负载需求的电信号，输出所述电信号；所述接收器包括：至少一个芯片、第二电路板、接收管、接收器外壳，所述至少一个芯片、所述接收管均放置在所述接收器外壳的内部；所述至少一个芯片嵌入连接在所述第二电路板上。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述接收器包括第一芯片、第二芯片、第三芯片，所述第一芯片、所述第二芯片、所述第三芯片均嵌入连接在所述第二电路板上。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一芯片用于放大接收的红外光；所述第二芯片用于对放大后的红外光进行脉冲整形，得到符合负载需求的电信号；所述第三芯片用于输出所述电信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述接收器还包括指示灯，所述指示灯与所述第三电路板相连，所述第三电路板用于在所述接收器与所述发射器之间有遮挡时，控制所述指示灯亮暗状态发生转变。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述第一电路板包括三极管，所述三极管的基极与所述单片机相连，所述三极管的集电极与电源相连，所述三极管的发射极接地。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述单片机用于发生脉冲信号控制所述第一电路板驱动所述发射管发射红外光。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述发射器包括第一镜头，所述第一镜头固定在所述发射器外壳上，所述发射管发射红外光通过所述第一镜头发射出去。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述发射器外壳形成的腔体内采用硅胶灌注。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述接收器还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩罩在所述第二电路板上。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述接收器外壳形成的腔体内采用硅胶灌注。

本发明实施例带来了以下有益效果：通过发射器包括单片机、第一电路板、发射管、发射器外壳，单片机、第一电路板、发射管均放置在发射器外壳的内部，单片机嵌入连接在第一电路板上，单片机控制第一电路板以驱动发射管发射红外光，接收器接收发射管发射的红外光，并放大接收的红外光，对放大后的红外光进行脉冲整形，得到符合负载需求的电信号，输出所述电信号；接收器包括：至少一个芯片、第二电路板、接收管、接收器外壳，至少一个芯片、接收管均放置在接收器外壳的内部；至少一个芯片嵌入连接在第二电路板上，这样将超微型对射光电开关的功能性的芯片和电路均放置在接收器和发射器上，解决了现有技术中对射开关附带外部控制盒的技术问题，同时，本发明提供的超微型对射光电开关具有体积小、结构简单、操作方便、成本低的优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的超微型对射光电开关中的发射器的侧面结构图；

图2为本发明实施例提供的超微型对射光电开关中的发射器的电路原理图；

图3为本发明实施例提供的超微型对射光电开关中的接收器的侧面结构图；

图4为本发明实施例提供的超微型对射光电开关中的NPN型的接收器的电路原理图；

图5为本发明实施例提供的超微型对射光电开关中的PNP型的接收器的电路原理图；

图6为本发明实施例提供的超微型对射光电开关中的NPN型的接收器的代替电路原理图；

图7为本发明实施例提供的超微型对射光电开关中的PNP型的接收器的代替电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有对射光电开关，由发射器和接收器组成，发射端发出红外光，接收端接收。主要用于检测发射器与接收器之间有无物体遮挡，有物体遮挡，光线切断，便输出信号。

然而，现有的对射光电开关，其开关的控制器设置在外侧，使用控制盒防止控制器，致使成本高，且安装不方便。或者，现有的对射光电开关采用普通电子元器件，体积大，不利于在狭小的空间安装。

随着科技的发展，光电传感器在工业、军事、科研等领域的广泛应用，光电传感器正向着智能化、微型化方向发展，人们对传感器体积、重量、功能、价格及可靠性等要求越来越高。

基于此，本发明实施例提供的一种超微型对射光电开关，可以通过发射器包括单片机、第一电路板、发射管、发射器外壳，单片机、第一电路板、发射管均放置在发射器外壳的内部，单片机嵌入连接在第一电路板上，单片机控制第一电路板以驱动发射管发射红外光，接收器接收发射管发射的红外光，并放大接收的红外光，对放大后的红外光进行脉冲整形，得到符合负载需求的电信号，输出所述电信号；接收器包括：至少一个芯片、第二电路板、接收管、接收器外壳，至少一个芯片、接收管均放置在接收器外壳的内部；至少一个芯片嵌入连接在第二电路板上，这样将超微型对射光电开关的功能性的芯片和电路均放置在接收器和发射器上，解决了现有技术中对射开关附带外部控制盒的技术问题，同时，本发明提供的超微型对射光电开关具有体积小、结构简单、操作方便、成本低的优点。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种超微型对射光电开关进行详细介绍，该超微型对射光电开关包括：发射器和接收器。

其中，发射器包括单片机、第一电路板、发射管、发射器外壳，单片机、第一电路板、发射管均放置在发射器外壳的内部，单片机嵌入连接在第一电路板上，单片机控制第一电路板以驱动发射管发射红外光。

作为一个示例，结合图1所示，发射器包括：第一镜头1、发射器外壳2、第一电路板3、第一导线4、发射器尾盖5。发射器中第一镜头1固定在发射器外壳2上，发射管发射红外光通过第一镜头1发射出去，嵌入连接单片机的第一电路板3固定在发射器外壳2的内部，第一导线4焊接在第一电路板3上并用发射器尾盖5固定在发射器外壳2上，发射器外壳2的内部用硅胶灌封。

下面对发射器的实现方式加以详细说明：

如图2所示，由本发明描述的超微型对射光电开关的发射器，发射器包括：单片机M1，红外发射管D3，第一电路板可以包括驱动三极管Q1。

图二发射部分电路具体描述如下：

电源输入端V+与单片机M1的5管脚相连，以将电源中的电流输送到单片机M1中，电源为单片机M1的运作提供电能。

单片机M1的4管脚悬空，单片机M1的1管脚与驱动三极管Q1的基极相连，驱动三极管Q1的集电极与红外发射管D3的阴极相连，驱动三极管Q1的发射极接地。红外发射管D3的阳极与电源输入端V+相连。单片机M1发生脉冲信号控制驱动三极管Q1中的集电极和发射极之间导通，导通后发射管发射红外光。

单片机UI的6管脚连接BK端，单片机UI的6管脚的主要的作用是检测单片机M1的性能。具体来说，在检测单片机M1的性能时，将BK接电源负V-时给单片机M1的6管脚提供一个低电平信号，此时单片机M1的1管脚无脉冲信号发出，如果此时，红外发射管D3没有发射红外光，则证明单片机M1开关正常。

单片机M1的2管脚和3管脚接地。

再结合图2所示，第一电路板还包括：二极管D1、二极管D2，稳压管DW1，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容E1，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、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组成。其中，第一电容C1到第五电容E1的作用均为滤波，第一电阻R1到第十电阻R10的作用均为限流。

其中，第一电阻R1和二极管D1设置在电源输入端V+与单片机M1的5管脚之间，第一电阻R1的一端与电源输入端V+相连，第一电阻R1的另一端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极通过第二电阻R2和第三电阻R3与单片机M1的5管脚相连。第四电阻R4的一端与单片机M1的5管脚相连，第四电阻R4的另一端串联第四电容接地。第五电阻R5和第六电阻R6串联设置在单片机M1的6管脚与BK之间。二极管D2的阳极与第六电阻R6相连，二极管D2的阴极与BK相连。第七电阻设置在单片机M1的3管脚与接地之间。第八电阻R8设置在单片机M1的1管脚与驱动三极管Q1的基极之间。第九电阻R9设置在二极管D1的阴极与红外发射管D3的阳极之间。第十电阻R10设置在驱动三极管Q1的发射极与接地之间。

其中，第一电容C1与电源并联，用于过滤电源输出电压，以使电源输出的电压为稳定的直流电压。第二电容C2的一端与二极管D1的阳极相连，第二电容C2的另一端连接电源负极。第三电容C3的一端与单片机M1的5管脚相连，第三电容C3的另一端连接电源负极。稳压管DW1与第三电容C3并联，第四电容C4与第六电阻R6并联，第五电容E1的一端与红外发射管D3的阳极相连，第五电容E1的另一端接地。

接收器用于接收发射管发射的红外光，并放大接收的红外光，对放大后的红外光进行脉冲整形，得到符合负载需求的电信号，输出电信号；接收器包括：至少一个芯片、第二电路板、接收管、接收器外壳，至少一个芯片、接收管均放置在接收器外壳的内部；至少一个芯片嵌入连接在第二电路板上。

结合图3所示，接收器包括：第二镜头6、接收器外壳7、第二电路板8、第二导线9、接收器尾盖10、屏蔽罩11、接受管12，接受器中的第二镜头6固定在接收器外壳7上，屏蔽罩11焊接在第二电路板8，嵌入连接的至少一个芯片的第二电路板8固定在接收器外壳7的内部，导线焊接在第二电路板8上并用接收器尾盖10固定在接收器外壳7上，接收器外壳7形成的腔体内部用硅胶灌封。屏蔽罩11的设置有利于提升接收器的抗干扰性。

如图4所示，由本发明描述的超微型对射光电开关的接收器，包括：第一芯片U1，第二芯片U2，第三芯片U3，接收管U4，发光二极管D4，第一芯片U1，第二芯片U2，第三芯片U3均嵌入连接在第二电路板上。第一芯片U1用于放大接收的红外光；第二芯片U2用于对放大后的红外光进行脉冲整形，得到符合负载需求的电信号；第三芯片U3用于输出所述电信号。第一芯片U1，第二芯片U2，第三芯片U3均采用小封装设置，第一芯片U1具有6个管脚，第二芯片U2具有6个管脚，第三芯片U3具有8个管脚。

其中，第一芯片U1的3管脚接VCC，第一芯片U1的2管脚接地(GND)，第一芯片U1的5管脚接接收管U4的阳极，接收管U4接收红外发射管D3的红外光，接收到后，将红外光发送给第一芯片U1进行放大处理，接收管U4的阴极与VCC相连，第一芯片U1的6管脚接地，第一芯片U1的1管脚接第二芯片U2的6管脚，通过第一芯片U1的1管脚与第二芯片U2的6管脚之间的连接，第一芯片U1将放大后的红外光信号发给第二芯片U2进行脉冲整形处理。

第二芯片U2的1管脚接DAT，第二芯片U2的2管脚接地，第二芯片U2的3管脚接CLK端口，第二芯片U2的5管脚接VCC，第二芯片U2的4管脚接第三芯片U3的5管脚，经过第二芯片U2的脉冲整形处理的红外光整形得到电信号，通过第二芯片U2的4管脚与第三芯片U3的5管脚，将第二芯片U2得到电信号发送给第三芯片U3。

第三芯片U3的1管脚接发光二极管D5的阳极，第三芯片U3的2管脚接地，第三芯片U3的3管脚悬空，第三芯片U3的4管脚接地，第三芯片U3的6管脚接VCC，第三芯片U3的7管脚接电源V+，第三芯片U3的8管脚接OUT端口，这样可以通过第三芯片U3的8管脚接OUT端口，将第三芯片U3接收到的光电信息发送出去。

第三芯片U3的1管脚接的发光二极管D4的作用为：指示灯的作用，发光二极管D4的工作过程可以为：当在接收器与发射器之间有遮挡时，第三芯片U3控制发光二极管D4有暗状态转变为亮状态，当在接收器与发射器之间无遮挡时，第三芯片U3控制发光二极管D4有亮状态转变为暗状态。或者，当在接收器与发射器之间无遮挡时，第三芯片U3控制发光二极管D4有暗状态转变为亮状态，当在接收器与发射器之间有遮挡时，第三芯片U3控制发光二极管D4有亮状态转变为暗状态。对于，发光二极管D4的指示灯状态，由第三芯片U3内的程序决定。

再结合图4所示，第二电路板还包括：第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13，其中，第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13的作用均为限流。第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13的连接关系为：第十一电阻R11的一端与第三芯片U3的5管脚和第二芯片U2的4管脚相连，第十一电阻R11的另一端接地，第十二电阻R12的一端与第二芯片U2的3管脚相连，第十二电阻R12的另一端接地。第十三电阻R13与接收管U4并联。

再结合图4所示，第二电路板还包括：第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10，其中，第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10的作用均为滤波。第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10的连接关系为：第五电容C5的一端与电源V+相连，第五电容C5的另一端接地，第六电容C6的一端与第三芯片U3的8管脚接，第六电容C6的另一端接地。第七电容C7的一端与VCC相连，第七电容C7的另一端接地，第八电容C8与第七电容C7并联。第九电容C9与第十三电阻R13并联，第十电容C10的一端与第一芯片U1的4管脚相连，第十电容C10的另一端与第一芯片U1的2管脚相连。

综上可知，图4中的U3为NPN输出型。

结合图5所示，U53为PNP输出型，图4和图5的区别为U3的1、2、8三个管脚接线不同，OUT接U53的8管脚输出低电平即NPN型，OUT接U3的52管脚输出高电平即PNP型。其中，U3(U53)的作用主要有1)电源电路输出VCC、2)输出电路、3)短路保护电路。

结合图6所示，虚线以左为第三芯片的变形形式，图6中的变形方式为NPN输出形式，与图4相对应的第三芯片U3的代替电路，图6中的虚线以右的地方均与图4相同。

结合图6所示，第三芯片(U63)的代替电路中包括，PTC，电阻R61，电阻R66，三极管Q61，发光二极管D62，电阻R62。其中，三极管Q61的集电极通过PTC接BL，三极管Q61的发射极通过电阻R61接GND，三极管Q61的集极连接发光二极管D62的阴极，发光二极管D62的阳极通过电阻R62接GND。发光二极管D62的作用与图4中的发光二极管D4的作用相同。

结合图7所示，虚线以左为第三芯片的变形形式，图7中的变形方式为PNP输出形式，与图5相对应的第三芯片U53的代替电路，图7中的虚线以右的地方均与图5相同。

结合图7所示，第三芯片(U73)的代替电路中包括，PTC，电阻R71，电阻R72，三极管Q71，三极管Q72，二极管D72、发光二极管D73，电阻R73。其中，三极管Q71的集电极通过电阻R73接GND，三极管Q71的发射极通过发光二极管D73的阴极，发光二极管D73的阳极接电源正极V+，三极管Q61的集极通过电阻R74接GND。三极管Q72的集电极通过PTC接OUT，三极管Q72的发射极通过电阻R71接电源正极V+，三极管Q72的集极通过电阻R72接二极管D72的阳极，二极管D72的阴极接发光二极管D73的阳极，发光二极管D73的作用与图4中的发光二极管D4的作用相同。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超微型对射光电开关，其特征在于，包括：发射器和接收器，

所述发射器包括单片机、第一电路板、发射管、发射器外壳，所述单片机、所述第一电路板、所述发射管均放置在所述发射器外壳的内部，所述单片机嵌入连接在所述第一电路板上，所述单片机控制所述第一电路板以驱动所述发射管发射红外光；

所述接收器用于接收所述发射管发射的红外光，并放大接收的红外光，对放大后的红外光进行脉冲整形，得到符合负载需求的电信号，输出所述电信号；所述接收器包括：至少一个芯片、第二电路板、接收管、接收器外壳，所述至少一个芯片、所述接收管均放置在所述接收器外壳的内部；所述至少一个芯片嵌入连接在所述第二电路板上。

2.根据权利要求1所述的超微型对射光电开关，其特征在于，所述接收器包括第一芯片、第二芯片、第三芯片，所述第一芯片、所述第二芯片、所述第三芯片均嵌入连接在所述第二电路板上。

3.根据权利要求2所述的超微型对射光电开关，其特征在于，所述第一芯片用于放大接收的红外光；所述第二芯片用于对放大后的红外光进行脉冲整形，得到符合负载需求的电信号；所述第三芯片用于输出所述电信号。

4.根据权利要求3所述的超微型对射光电开关，其特征在于，所述接收器还包括指示灯，所述指示灯与所述第三电路板相连，所述第三电路板用于在所述接收器与所述发射器之间有遮挡时，控制所述指示灯亮暗状态发生转变。

5.根据权利要求1所述的超微型对射光电开关，其特征在于，所述第一电路板包括三极管，所述三极管的基极与所述单片机相连，所述三极管的集电极与电源相连，所述三极管的发射极接地。

6.根据权利要求1所述的超微型对射光电开关，其特征在于，所述单片机用于发生脉冲信号控制所述第一电路板驱动所述发射管发射红外光。

7.根据权利要求1所述的超微型对射光电开关，其特征在于，所述发射器包括第一镜头，所述第一镜头固定在所述发射器外壳上，所述发射管发射红外光通过所述第一镜头发射出去。

8.根据权利要求1所述的超微型对射光电开关，其特征在于，所述发射器外壳形成的腔体内采用硅胶灌注。

9.根据权利要求1所述的超微型对射光电开关，其特征在于，所述接收器还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩罩在所述第二电路板上。

10.根据权利要求1所述的超微型对射光电开关，其特征在于，所述接收器外壳形成的腔体内采用硅胶灌注。