CN113726982A - 一种抗高频光干扰的光电传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗高频光干扰的光电传感器，解决了现有方案无法解决高频光源干扰、产品会出现误判断的问题，其技术方案要点是包括有发射管、双接收管、安装于双接收管前端对光信号进行滤光的滤波片、耦接于双接收管的带通滤波电路、耦接于带通滤波电路的差分放大器、用于控制双接收管同步于发射管接收光信号的控制模块；控制模块还采集获取有环境光干扰信号，且设定有干扰信号阈值，当检测到采集的环境光干扰信号幅值大于设定的干扰信号阈值时，控制模块丢弃叠加干扰信号后低于干扰信号阈值的光信号，本发明的一种抗高频光干扰的光电传感器，具有高抗环境光干扰能力，可避免输出误判断，工作稳定可靠，适用范围更广泛。
Description
技术领域
本发明涉及光电传感器，特别涉及一种抗高频光干扰的光电传感器。
背景技术
光电传感器通过光信号的发射和接收并进行光电转换后，可实现对信号的采集、检测处理。当环境光照射至光电传感器的接收端时，特别是高频的干扰光，有用信号和干扰信号叠加，幅值有可能增加，有可能减少。因此，常规光电传感器接收器无法正确识别有用信号，从而导致传感器误判断等异常现象。
现有技术通常在接收管后面增加电容，可以将太阳光、白炽灯等低频光源的干扰有效衰减。但是对于高频光源，如节能灯、LED照明灯，这些光源的工作主频一般在20K～100KHz、甚至1M～2MHz等频率信号。因此，即使增加隔直电容无法去除高频光源干扰、更无法去除干扰信号和有用信号频率接近的干扰。
而其他方式则有通过在传统型的光电传感器增加一个窄缝，即在光电传感器表面增加一个不透光的罩子，只留出一个小孔，将环境光进行遮挡。同样也会遮挡有用信号，导致传感器的检测距离衰减严重，影响传感器的使用。
传统的解决方案均不能有效解决高频光源的干扰。使得光电传感器的应用场合受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗高频光干扰的光电传感器，具有高抗环境光干扰能力，可避免输出误判断，工作稳定可靠，适用范围更广泛。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗高频光干扰的光电传感器，包括有用于发射激光光源调制光信号的发射管、用于接收光信号的双接收管、安装于双接收管前端对光信号进行滤光的带通滤波片、耦接于双接收管的带通滤波电路、耦接于带通滤波电路的差分放大器、用于控制双接收管同步于发射管接收光信号的控制模块；
所述控制模块还采集获取有环境光干扰信号，且设定有干扰信号阈值，当检测到采集的环境光干扰信号幅值大于设定的干扰信号阈值时，所述控制模块丢弃叠加干扰信号后低于干扰信号阈值的光信号。
作为优选，所述发射管及双接收管耦接于所述控制模块；所述控制模块响应于驱动所述发射管的驱动信号，且所述控制模块发送采集信号以控制所述双接收管同步于驱动信号分时进行光信号采集。
作为优选，所述控制模块逐周期采样环境光干扰信号，且采样位置位于采集有用光信号的间隔间。
作为优选，所述发射管为激光光源，所述发射管的发射前端设置有对发射的调制光信号进行汇聚的光学透镜一。
作为优选，所述双接收管的接收前端和滤波片之间还设置有光学透镜二。
作为优选，所述滤波片为对应于发射的调制光信号同波段的带通滤波片。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本光电传感器在硬件上采用双接收管，配合于带通滤波电路和差分放大器，可将均匀照射在双接收管上的环境光信号与激光作为调制说明书
光信号的信号进行区分，大部分环境光信号可判断为共模信号进而进行滤除，可以有效滤除干扰的低频和高频信号，保留有用信号；控制模块控制双接收管同步于发射管的驱动信号进行信号采集，同时对环境光干扰信号进行采集，当干扰信号接近调制光信号波长时，可判断是否有干扰存在以避免产品误动作。
附图说明
图1为本实施例的结构示意图；
图2为图1所示本实施例的局部剖视图；
图3为环境光干扰接收器的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
光电传感器一般有发射器、接收器等组成，发射器主要是将红光、红外光光源调制后发出。当有检测物时，调制光信号反射回接收器，接收器对信号进行放大、比较等处理后，输出动作信号。随着科技的日益发展，光电传感器用于越来越多的场合。不同的工业场合，照明光源是各式各样的，有太阳光、白炽灯、荧光灯、LED节能灯、卤素灯、高压钠灯等。这些光源的工作主频不一，包括了直流分量、50Hz～60Hz工频信号、高频20K～100KHz、甚至1M～2MHz等高频频率光。这些光源不仅频率范围宽，而且波段涵盖可见光和紫外线、红外线等。
根据一个或多个实施例，公开了一种抗高频光干扰的光电传感器，如图1、图2所示，包括有发射管、双接收管、设置于双接收管接收前端的滤波片；还包括有耦接于双接收管的带通滤波电路，耦接于带通滤波电路的差分放大器，用于控制双接收管进行接受动作以同步于说明书
发射管采集调制光信号、根据设定采集环境光干扰信号的控制模块。在发射管的发射前端设置有光学透镜一，为平凸透镜，平面位于发射管发射前端一侧，对调制光信号进行汇聚调整；在双接收管的接收前端和滤波片之间设置有光学透镜二，同样为平凸透镜，平面位于接收管接收前端一侧。
发射管采用激光作为VCSEL光源发射调制光信号经过光学透镜一聚光后，使得光点小，能量更集中。滤波片选用与调制光信号同波段的带通滤波片，设置于双接收管的接收前端，该滤波片对发射管波长的光具有高透过性，对大于该波段和小于该波段的光，具有低的透过性，因此，可滤除大部分环境光不同波段的干扰信号。同波段的干扰光，还需进一步处理。
正常情况下，光电传感器的发射光斑远远小于环境光的光源面积。因此，环境光可等效为面光源，当环境光源经过带通滤波片、光学透镜二等投射至接收管时，环境光信号均匀的照射在两个接收管PD1、PD2上，即信号可认为是共模信号。带通滤波电路可滤除低频信号，如工频的白炽灯、太阳光等低频信号；也可以衰减远高于调制光频率信号，经滤波后的信号，进行差分放大，制作优良的电路差分放大，可滤除大部分共模干扰源，放大差模信号。因制作工艺的影响，接收管、差分放大器、外围电路不可能做到完全一致，少部分干扰信号会依然被放大，需要其他处理措施。
由于目前光源种类众多，光源的波段丰富，与发射管同波段的光源，是可以透过滤波片的，即使通过差分放大后，环境光的干扰信号依然存在，但是干扰分量已经下降很多。不至于有用信号完全被干扰信号所覆盖。此时通过软件处采样识别是否有环境光。当有环境光干说明书
扰时，软件上进行处理。
控制模块响应于驱动发射管的驱动信号，且控制模块发送采集信号以控制双接收管同步于驱动信号分时进行光信号采集。发射管是调制光信号，调制信号和接收信号读取由一个MCU控制，可实现发射与接收同步设计。通过驱动发射管的信号作为标志位，通过分时采集信号，确认有信号的采集时间点，打开由双接收管组成的接收转换电路进行信号采集，为了提高抗干扰能力，打开信号采集的窗口期较小。发射导通信号更窄，采集有用信号的窗口时间减少，可进一步提高抗干扰能力。
如图3所示，逐周期采样的环境光干扰信号，采样位置位于有用信号的间隔间。经过多次采样，可采取到干扰信号，当采样干扰信号幅值大于设定的干扰信号阈值时，触发环境光干扰模式，此时即使个别有用信号被干扰信号叠加后低于阈值，将丢弃该信号，从而避免产品输出抖动或者误判断。
该光电传感器在荧光灯、LED灯等高频光源时，实现可靠稳定的工作，产品使用的范围更广。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种抗高频光干扰的光电传感器，其特征是：包括有用于发射激光光源作为调制光信号的发射管、用于接收光信号的双接收管、安装于双接收管前端对光信号进行滤光的滤波片、耦接于双接收管的带通滤波电路、耦接于带通滤波电路的差分放大器、用于控制双接收管同步于发射管接收光信号的控制模块；
所述控制模块还采集获取有环境光干扰信号，且设定有干扰信号阈值，当检测到采集的环境光干扰信号幅值大于设定的干扰信号阈值时，所述控制模块丢弃叠加干扰信号后低于干扰信号阈值的光信号。
2.根据权利要求1所述的抗高频光干扰的光电传感器，其特征是：所述发射管及双接收管耦接于所述控制模块；所述控制模块响应于驱动所述发射管的驱动信号，且所述控制模块发送采集信号以控制所述双接收管同步于驱动信号分时进行光信号采集。
3.根据权利要求2所述的抗高频光干扰的光电传感器，其特征是：所述控制模块逐周期采样环境光干扰信号，且采样位置位于采集有用光信号的间隔间。
4.根据权利要求1所述的抗高频光干扰的光电传感器，其特征是：所述发射管的发射前端设置有对发射的调制光信号进行汇聚的光学透镜一。
5.根据权利要求4所述的抗高频光干扰的光电传感器，其特征是：所述双接收管的接收前端和滤波片之间还设置有光学透镜二。
6.根据权利要求1所述的抗高频光干扰的光电传感器，其特征是：所述滤波片为对应于发射的调制光信号同波段的带通滤波片。
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