CN201181336Y - 长距离漫反射型光电传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种长距离漫反射型光电传感器，其包括壳体、底盖、光学系统和检测电路，所述光学系统包括滤光罩、透镜、镜架、发射器、接收器及光源，所述发射器和接收器安装于所述壳体内部；于所述壳体的前端设有光学系统；于所述壳体与底盖的中间设有电路板。本实用新型通过独特的光学系统使得发射和接收能量增大，大大提高了光学增量，检测距离至少增长4倍；结合双接收电路的使用，实现了对带有较强背景光线的目标物的稳定检测。另外，通过专用芯片电路，将光电接收器件集成在芯片的顶部，将放大电路、检波电路及触发电路集成在芯片内部，提高了产品性能、减小了产品体积，同时还集成了亮动及暗动选择电路及输出短路及过载保护功能。

Description

长距离漫反射型光电传感器

技术领域

本实用新型涉及一种光电感应器，特别是涉及一种利用光学系统和单片机控制技术的反射型光电传感器。

背景技术

光电传感器是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的，所有能反射光线的物体均可被检测。光电传感器将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。漫反射型光电传感器是当开关发射光束时，目标产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当有足够的组合光返回接收器时，传感器状态发生变化，其有效作用距离是由目标的反射能力决定，而目标的反射能力由其表面光洁度和颜色决定。

由于目标物体的角度以及反射性能，漫反射型光电传感器的发射器所产生的光能大部分损失掉，而传统的漫反射型光电传感器的检测距离一般仅为30至40厘米，从而给特定环境下的检测造成了困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种检测距离长、稳定性高以及抗干扰能力强，并可对带有较强背景光线的目标物的进行稳定检测的长距离漫反射型光电传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型的长距离漫反射型光电传感器，包括壳体、底盖、光学系统和检测电路，所述光学系统包括滤光罩、透镜、镜架、发射器、接收器及光源，所述发射器和接收器安装于所述壳体内部；于所述壳体的前端设有光学系统；于所述壳体与底盖的中间设有电路板。

作为本实用新型的一种优选方案，所述透镜为一碗形，所述透镜包括第一曲面，由所述第一曲面两端向竖直方向延伸形成第一外周面和第二外周面，由一平面连接所述第一外周面和第二外周面，从而使所述透镜外轮廓的呈一碗型；所述透镜还包括第二曲面，所述第二曲面设于所述透镜的内部。

作为本实用新型的一种优选方案，所述滤光罩可以过滤700nm以下的各种光源。

作为本实用新型的一种优选方案，所述电路板上设有包含一发射管D5发射电路、包含一三极管Q4的放大电路、含有ASIC芯片的单片机控制电路、包含两输出管Q1、Q2和一检测电阻R4的输出电路以及稳压电路，其中，所述单片机控制电路的单片机IC1的一脚位10连接放大电路的三极管Q4的基极，该三极管Q4的发射极连接所述发射电路的发射管D5，用以将收到的电信号转化为光信号；所述单片机IC1的另一脚位2与所述输出电路的两串联的输出管Q1、Q2相连，用以输出信号，所述单片机IC1的又一脚位3与所述输出电路的检测电阻R4相连，用以过载保护。

作为本实用新型的一种优选方案，所述放大电路还连接一三极管Q3和一可调节电阻RW1，用以控制所述发射管D5的发射强度，该三极管Q3的发射极通过一电阻R5与所述放大电路的三极管Q4的集电极相连。

作为本实用新型的一种优选方案，所述单片机IC1的三个脚位6、7、8连接一可调节电阻RW2，用以构成亮动和暗动选择电路。

本实用新型的技术效果在于通过独特的光学系统使得发射能量和接收能量增大，大大提高了光学增量，检测距离至少增长4倍；结合双接收电路的使用，实现了对带有较强背景光线的目标物的稳定检测。另外，通过ASIC芯片电路，不仅能产生同步信号，并且还将光电接收器件集成在芯片的顶部，将信号放大电路、检波电路及触发电路集成在芯片内部，提高了产品性能、减小了产品体积，同时还集成了亮动及暗动选择电路及输出短路及过载保护功能。

附图说明

下面结合附图和优选实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型长距离漫反射型光电传感器的立体结构图；

图2是本实用新型长距离漫反射型光电传感器透镜发射光线的示意图；

图3是本实用新型长距离漫反射型光电传感器的电路方框图；以及

图4是本实用新型长距离漫反射型光电传感器的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的长距离漫反射型光电传感器，包括壳体3、底盖5、光学系统和检测电路，所述光学系统包括滤光罩1、透镜2、发射器、接收器及光源，所述发射器和接收器安装于所述壳体3内部；于所述壳体3的前端设有光学系统；于所述壳体3与底盖5的中间设有电路板4。

请同时参阅图2，所述透镜2呈一碗型，所述透镜2包括第一曲面23，由所述第一曲面23两端向竖直方向延伸形成第一外周面21和第二外周面22，由一平面25连接所述第一外周面21和第二外周面22，从而使所述透镜2外轮廓的呈一碗型；所述透镜2还包括第二曲面24，所述第二曲面4设于所述透镜2的内部。光源所发射的光投射过第一曲面23，经所述第一外周面21和第二外周面22的内壁折射至第二曲面24的内壁，然后经第二曲面24，光线由漫射状转为水平状透射出平面25，可见，光线全部被集中发射出去，同理被反射回来的光线也可被集中接收到，故尔可产生极大的检测距离。另外，本实用新型的滤光罩能有效过滤700nm以下的各种可见光源，从而避免了周围环境光线的干扰。

请同时参阅图3和图4，所述电路板上设有包含一发射管D5发射电路、包含一三极管Q4的放大电路、含有ASIC芯片的单片机控制电路、包含两输出管Q1、Q2和一检测电阻R4的输出电路以及稳压电路，其中，所述单片机控制电路的单片机IC1的一脚位10连接放大电路的三极管Q4的基极，该三极管Q4的发射极连接所述发射电路的发射管D5，用以将收到的电信号转化为光信号，并通过透镜发射出来，当发射出来的光遇到物体后会发生折射，一部分光就会通过透镜到达单片机IC1内部的光电接收器上，这些信号被单片机IC1内部放大电路放大处理后，若超过设定的触发门槛，就会从脚2输出一个输出信号驱动输出管Q1和Q2，单片机IC1的脚3与所述输出电路的检测电阻R4相连，当输出负载发生过载或短路，该检测电阻R4上的电压就会超过设定的检测电压，这时脚2停止信号输出，从而保护输出管Q2不被损坏。

所述放大电路还连接一三极管Q3和一可调节电阻RW1，用以控制所述发射管D5的发射强度，该三极管Q3的发射极通过一电阻R5与所述放大电路的三极管Q4的集电极相连。当可调节电阻RW1越大，通过三极管Q3的电流越小，发射强度越小，则检测距离越小；反之可调节电阻RW1越小，通过三极管Q3的电流越大，发射强度越大，则检测距离越大。

所述单片机IC1的三个脚位6、7、8连接一可调节电阻RW2，用以构成亮动和暗动选择电路，当调节电阻RW2时，中间抽头电压超过3V时，光电为亮动，当电压低于2V时为暗动。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种长距离漫反射型光电传感器，包括壳体、底盖、光学系统和检测电路，其特征在于：所述光学系统包括滤光罩、透镜、镜架、发射器、接收器及光源，所述发射器和接收器安装于所述壳体内部；于所述壳体的前端设有光学系统；于所述壳体与底盖的中间设有电路板。

2.如权利要求1所述的长距离漫反射型光电传感器，其特征在于：所述透镜为一碗形，所述透镜包括第一曲面，由所述第一曲面两端向竖直方向延伸形成第一外周面和第二外周面，由一平面连接所述第一外周面和第二外周面，从而使所述透镜外轮廓的呈一碗型；所述透镜还包括第二曲面，所述第二曲面设于所述透镜的内部。

3.如权利要求1所述的长距离漫反射型光电传感器，其特征在于：所述滤光罩可以过滤700nm以下的各种光源。

4.如权利要求1所述的长距离漫反射型光电传感器，其特征在于：所述电路板上设有包含一发射管(D5)发射电路、包含一三极管(Q4)的放大电路、含有ASIC芯片的单片机控制电路、包含两输出管(Q1、Q2)和一检测电阻(R4)的输出电路以及稳压电路，其中，所述单片机控制电路的单片机(IC1)的一脚位(10)连接放大电路的三极管(Q4)的基极，该三极管(Q4)的发射极连接所述发射电路的发射管(D5)，用以将收到的电信号转化为光信号；所述单片机(IC1)的另一脚位(2)与所述输出电路的两串联的输出管(Q1、Q2)相连，用以输出信号，所述单片机(IC1)的又一脚位(3)与所述输出电路的检测电阻(R4)相连，用以过载保护。

5.如权利要求4所述的长距离漫反射型光电传感器，其特征在于：所述放大电路还连接一三极管(Q3)和一可调节电阻(RW1)，用以控制所述发射管(D5)的发射强度，该三极管(Q3)的发射极通过一电阻(R5)与所述放大电路的三极管(Q4)的集电极相连。

6.如权利要求4所述的长距离漫反射型光电传感器，其特征在于：所述单片机(IC1)的三个脚位(6、7、8)连接一可调节电阻(RW2)，用以构成亮动和暗动选择电路。

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