CN111044089A - 一种自动调节增益的光电传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动调节增益的光电传感器，其包括：发射模块与控制器电性连接，用于在控制器的控制下向反光板发射指定强度的光信号；接收模块用于接收反射的光信号，接收模块的输出端与增益调节模块的输入端电性连接；增益调节模块还具有控制端，控制端与控制器电性连接，控制器通过控制端调节增益调节模块的输入端与输出端之间的增益；增益调节模块的输出端通过A/D转换模块与控制器连接；输出电路以及按键电路与控制器电性连接。该传感器采用一键设定距离的方式，相较于传统的使用电位器进行距离设定，更加方便用户的使用。采用低成本的电路架构，结合软件调整阀值的方案实现透明物体的检测，降低了产品的成本，具有更高的性价比。

Description

一种自动调节增益的光电传感器
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种自动调节增益的光电传感器。
背景技术
近年来,随着工业的发展，越来越多的行业需要检测透明的薄膜，塑料瓶等特别是食品及制药行业。目前可靠检测的透明的传感器一般为超声波传感器，但因其检测速度慢无法满足工厂的需求。
在检测对象物为透明体的情况下，当检测对象物通过时下降的受光信号值很小。因此，为了能够辨别因该很小的受光信号值而引起的变化，必需要通过非常精细的调整来设定用于透明体检测的阈值。
为了提高检测速度，部分厂家推出了可检测透明物体的光电传感器，包含对射式和回归反射式。其通过灵敏度调节部分(可旋转的单圈电位器)通过改变电阻的阻值然后查询相应的表格，进行信号强度调整，信号增益调整，产品的阀值调整，选择合式的发射强度和阀值来实现微小信号的区分从而达到透明物体检测的目的。
现有技术中的产品通常设置有电位器，以便标定距离，使得标定过程中工作人员需要不断微调电位器，以达到指定的效果。现有的传感器中通常采用可编程增益放大器调节增益，其成本较高，且使用复杂。因产品组装过程中的各种误差，使得产品的一致性不好，且生产需要大量的工时，生产成本高。产品一致性较差，进一步导致了每个传感器都需要人工标定，每个可编程增益放大器也需要单独进行调节，增加了调试难度和成本。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种自动调节增益的光电传感器，该传感器采用控制器控制发射光线的强度以及接受过程的增益，实现了一键自动标定传感器的功能。
为了实现上述目的，本发明提供一种自动调节增益的光电传感器，其包括控制器、按键电路、输出电路、增益调节模块、发射模块、接收模块以及反光板，其中：
所述发射模块与所述控制器电性连接，用于在所述控制器的控制下向所述反光板发射指定强度的光信号；
所述接收模块用于接收反射的光信号，所述接收模块的输出端与所述增益调节模块的输入端电性连接；
所述增益调节模块还具有控制端，所述控制端与所述控制器电性连接，所述控制器通过所述控制端调节所述增益调节模块的输入端与输出端之间的增益；
所述增益调节模块的输出端通过A/D转换模块与所述控制器连接；
所述输出电路以及所述按键电路与所述控制器电性连接。
本发明的进一步改进在于，所述发射模块包括一个三极管、发光二极管以及一个电阻；所述三极管的发射极通过所述电阻接地，所述三极管的集电极与所述发光二极管的阴极连接，所述发光二极管的阳极与电源VCC连接；所述三极管的基极与所述控制器连接。
本发明的进一步改进在于，所述增益调节模块包括第一放大器、第二放大器、以及两个晶体管；所述第一放大器的输入端为所述增益调节模块的输入端，所述第一放大器的输出端通过一个电阻与第一节点连接；所述第一节点通过一个电容与所述第二放大器的输入端连接，所述第二放大器的输出端为所述增益调节模块的输出端；两个所述晶体管的发射极接地，两个所述晶体管的集电极分别通过一个电阻与第一节点连接，两个所述晶体管的基极分别与所述控制器的两个引脚连接。
本发明的进一步改进在于，所述第一放大器以及所述第二放大器均为采用运放构成的反向放大器。
本发明的进一步改进在于，在使用之前，将反光板放置在预定位置，通过按键电路控制所述光电传感器进入标定模式，在标定模式过程中，所述控制器判断A/D转换模块的输出值是否位于目标范围内，
若A/D转换模块的输出值大于目标范围，所述控制器控制所述增益调节模块减小增益或/和控制所述发射模块降低其发射光信号的强度；
若A/D转换模块的输出值小于目标范围，所述控制器通过指示灯提示反光板的位置过远。
本发明的进一步改进在于，所述控制器通过增加所述增益调节模块中任意一个所述晶体管的基极电压以控制所述增益调节模块降低增益。
本发明的进一步改进在于，所述控制器通过降低所述发射模块的晶体管的基极电压以控制所述发射模块降低其发射光信号的强度。
本发明的进一步改进在于，所述输出电路用于和上位机进行通信连接，并具有存储模块；所述目标范围的上界的最小值通过最大距离标定的方式进行确定；最大距离标定的过程中，将所述反光板放置在最大距离处，所述上位机通过所述输出电路向所述控制器发送指令，使得所述控制器采集判断A/D 转换模块的输出值，并将该输出值写入所述输出电路的存储模块中。
本发明的有益技术效果为：
1)采用一键设定距离的方式，相较于传统的使用电位器进行距离设定，更加方便用户的使用。
2)采用低成本的电路架构，结合软件调整阀值的方案实现透明物体的检测，降低了产品的成本，具有更高的性价比，应用范围更广。
3)采用具有通信功能的输出专用芯片，解决了产品生产过程中的误差，保证的产品的质量和性能，同时为后续开发智能传感器搭建了一个很好的硬件平台。
附图说明
图1为本发明自动调节增益的光电传感器的原理图；
图2为本发明自动调节增益的光电传感器的立体式图；
图3为输出电路以及增益调节模块的原理图。
具体实施方式
下面根据附图1，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
请参阅图1、2所示，本发明的实施例包括一种自动调节增益的光电传感器，其包括控制器1、按键电路2、输出电路3、增益调节模块4、发射模块5、接收模块6以及反光板7。按键电路2、输出电路3、增益调节模块4、发射模块5均与控制器1电性连接。上述各组件均封装在壳体内部，按键电路2 的按键9设置在壳体的表面，壳体具有一个透明窗10，发射模块5以及接收模块6正对该透明窗10。
如图3所示，发射模块5与控制器1电性连接，用于在控制器1的控制下向反光板7发射指定强度的光信号。控制器1可采用单片机、PLC、FPGA、 DSP等市售的控制器进行实现。发射模块5包括一个三极管T1、发光二极管 D1以及一个电阻R1。三极管T1的发射极通过电阻R1接地，三极管T1的集电极与发光二极管D1的阴极连接，发光二极管D2的阳极与电源VCC连接；三极管T1的基极与所述控制器连接。
控制器1通过控制三极管T1的基极电压以控制流过发光二极管D1的电流，从而控制发光二极管D1的发光强度。本实施例中，控制器1可输出模拟电压的GPIO与三极管T1的基极连接。
接收模块6用于接收反射的光信号，接收模块6的输出端与增益调节模块4的输入端电性连接，增益调节模块4的输出端通过A/D转换模块8与控制器1连接。增益调节模块4还具有控制端，控制端与控制器1电性连接，控制器1通过控制端调节增益调节模块4的输入端与输出端之间的增益。
接收模块6将接收到的光信号变为电信号，电信号依次经过增益调节模块4的放大以及A/D转换模块8的转换，最终变为数字信号，被控制器1所接收。最终，控制器1接收到的数字信号的大小主要由以下因素影响：(1) 发射模块5发出的光信号的强度；(2)反光板7与发射模块5以及接收模块6 之间距离；(3)增益调节模块4的增益；(4)被检测物体。
由于本实施例的传感器用于检测透明物体，透明物体阻隔光信号的传播路径时，会导致接收模块6接收到的光信号产生一定的衰减，该衰减幅度较小。因此反光板7的距离、发射模块5发出的信号强度以及增益调节模块4 的增益需要进行调节，使得被检测的透明物体造成的衰减可以在控制器1接收到的数字信号中具有足够的辨识度。
在一个具体实施例中，增益调节模块4包括第一放大器A1、第二放大器 A2、以及两个晶体管T2、T3。第一放大器A1的输入端为增益调节模块4的输入端，第一放大器A1的输出端通过一个电阻R2与第一节点连接；第一节点通过一个电容C1与第二放大器A2的输入端连接，第二放大器A2的输出端为增益调节模块4的输出端；两个晶体管T2、T3的发射极接地，两个晶体管T2、T3的集电极分别通过电阻R3、R4与第一节点连接，两个晶体管T2、 T3的基极作为增益调节模块4的控制端，分别与控制器1的两个引脚连接。
该实施例中，第一放大器A1以及第二放大器A2均为采用运放构成的反向放大器。控制器1通过两个可输出模拟信号的引脚与增益调节模块4的控制端连接。具体的，控制器1拉高晶体管T2或晶体管T3的基极电压，可减小增益调节模块4的增益，降低晶体管T2或晶体管T3的基极电压，可增加增益调节模块4的增益。晶体管T2和晶体管T3可采用不同的基极电压，使得增益调节模块4的增益可灵活调节。该增益调节模块4采用普通的运算放大器结合电阻实现产品的增益控制，降低产品的物料成本，且操作简单。
在使用之前，将反光板7放置在预定位置，通过按键电路2控制光电传感器进入标定模式，在标定模式过程中，控制器1判断A/D转换模块8的输出值是否位于目标范围内。
若A/D转换模块的输出值大于目标范围，控制器1控制增益调节模块4 减小增益或/和控制发射模块5降低其发射光信号的强度；在本步骤中，优先降低增益调节模块4的增益，无法继续降低时，再调节发射模块5的光信号强度；目标范围通过实验得出。上述调节过程采用控制器1自动完成。
若A/D转换模块的输出值小于目标范围，控制器1通过指示灯11提示反光板7的位置过远。
上述标定过程中采用按键的方式设定距离，且调节的过程采用同样控制产品增益，控制发射电流，然后把采集到的信号值作为阀值或者基于采集到的信号值按照一定的方式调节作为阀值。
本实施例的光电传感器还包括指示灯11。指示灯可用于显示光电传感器的工作状态。例如，使用者按下按键电路2的按键之后，指示灯11进入闪光状态，此时抬起按键，光电传感器即可进入标定模式。标定的过程中，增益的调节由控制器1自动进行，使得标定过程可一键自动完成，降低了标定过程所需的工作量。
本实施例的光电传感器包括一个输出电路3，输出电路3用于和上位机连接以便与上位机进行通信。此外，输出电路3中还具有存储模块。上述标定过程的目标范围的上界的最小值(该值可表示反光板7的最大距离)通过最大距离标定的方式进行确定；最大距离标定的过程中，将反光板7放置在最大距离处，上位机通过输出电路3向控制器1发送指令，使得控制器1控制发射模块5以及增益调节模块4输出最大，此时采集判断A/D转换模块的输出值，并将该输出值写入所述输出电路的存储模块中。最大距离标定的过程采用上位机-输出专用芯片-传感器，标定方案解决生产过程中产品一致性问题。使得出厂的光电传感器具有相同的最大可用距离。控制器1可从输出电路3 的存储器中读取相应的数据。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动调节增益的光电传感器，其特征在于，包括控制器、按键电路、输出电路、增益调节模块、发射模块、接收模块以及反光板，其中：
所述发射模块与所述控制器电性连接，用于在所述控制器的控制下向所述反光板发射指定强度的光信号；
所述接收模块用于接收反射的光信号，所述接收模块的输出端与所述增益调节模块的输入端电性连接；
所述增益调节模块还具有控制端，所述控制端与所述控制器电性连接，所述控制器通过所述控制端调节所述增益调节模块的输入端与输出端之间的增益；
所述增益调节模块的输出端通过A/D转换模块与所述控制器连接；
所述输出电路以及所述按键电路与所述控制器电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动调节增益的光电传感器，其特征在于，所述发射模块包括一个三极管、发光二极管以及一个电阻；所述三极管的发射极通过所述电阻接地，所述三极管的集电极与所述发光二极管的阴极连接，所述发光二极管的阳极与电源VCC连接；所述三极管的基极与所述控制器连接。
3.根据权利要求2所述的一种自动调节增益的光电传感器，其特征在于，所述增益调节模块包括第一放大器、第二放大器、以及两个晶体管；所述第一放大器的输入端为所述增益调节模块的输入端，所述第一放大器的输出端通过一个电阻与第一节点连接；所述第一节点通过一个电容与所述第二放大器的输入端连接，所述第二放大器的输出端为所述增益调节模块的输出端；两个所述晶体管的发射极接地，两个所述晶体管的集电极分别通过一个电阻与第一节点连接，两个所述晶体管的基极分别与所述控制器的两个引脚连接。
4.根据权利要求3所述的一种自动调节增益的光电传感器，其特征在于，所述第一放大器以及所述第二放大器均为采用运放构成的反向放大器。
5.根据权利要求3所述的一种自动调节增益的光电传感器，其特征在于，在使用之前，将反光板放置在预定位置，通过按键电路控制所述光电传感器进入标定模式，在标定模式过程中，所述控制器判断A/D转换模块的输出值是否位于目标范围内，
若A/D转换模块的输出值大于目标范围，所述控制器控制所述增益调节模块减小增益或/和控制所述发射模块降低其发射光信号的强度；
若A/D转换模块的输出值小于目标范围，所述控制器通过指示灯提示反光板的位置过远。
6.根据权利要求5所述的一种自动调节增益的光电传感器，其特征在于，所述控制器通过增加所述增益调节模块中任意一个所述晶体管的基极电压以控制所述增益调节模块降低增益。
7.根据权利要求5所述的一种自动调节增益的光电传感器，其特征在于，所述控制器通过降低所述发射模块的晶体管的基极电压以控制所述发射模块降低其发射光信号的强度。
8.根据权利要求5所述的一种自动调节增益的光电传感器，其特征在于，所述输出电路用于和上位机进行通信连接，并具有存储模块；所述目标范围的上界的最小值通过最大距离标定的方式进行确定；最大距离标定的过程中，将所述反光板放置在最大距离处，所述上位机通过所述输出电路向所述控制器发送指令，使得所述控制器采集判断A/D转换模块的输出值，并将该输出值写入所述输出电路的存储模块中。
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CN114440943A (zh) * 2022-01-27 2022-05-06 智恒（厦门）微电子有限公司 可编程光电传感器及应用电路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113203430A (zh) * 2021-03-29 2021-08-03 深圳市华怡丰科技有限公司 光电传感器校准方法、系统、光电传感器及可读存储介质
CN113203430B (zh) * 2021-03-29 2022-08-26 深圳市华怡丰科技有限公司 光电传感器校准方法、系统、光电传感器及可读存储介质
CN114440943A (zh) * 2022-01-27 2022-05-06 智恒（厦门）微电子有限公司 可编程光电传感器及应用电路
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