CN202676912U - 红外led光源测距的光电传感器 - Google Patents
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Abstract
一种红外LED光源测距的光电传感器，包含装于屏蔽门顶部的多组红外LED测距单元和AD采样单元，红外LED测距单元包括发光单元、受光单元和计时单元，发光单元、受光单元连接AD采样单元，AD采样单元接入发光单元的输入信号端，受光单元的输出端还连入计时单元，计时单元连入AD采样单元的微处理器。多组红外LED测距单元和AD采样单元形成探测光幕，全面覆盖屏蔽门和列车门间隙，实现对该间隙滞留乘客的探测。本实用新型使用LED作为测距光源，使用寿命长，降低了光学探测源成本；对人眼更加安全；A/D采样和测距相结合，提高了系统检测的安全性；实现测距单元的阵列组合探测，可以任意扩展和改变测量区域；通过对单元屏蔽门的探测和控制，能及时发现并确定滞留乘客位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种红外LED光源测距的光电传感器，应用于城市轨道交通站台屏蔽门，红外LED光源测距和AD采样相结合用于屏蔽门和列车门间隙滞留乘客的探测。
背景技术
随着地铁在城市中的兴起，逐渐成为人们出行的重要交通工具。地铁在方便人们出行的同时，也带来了一些安全隐患。为了确保行车安全，列车和屏蔽门必须满足一定的限界要求，造成关闭后的屏蔽门和列车门之间存在一定的间隙。乘客一旦滞留在该区域，列车启动后会导致重大伤人事故。通过在屏蔽门和列车门间隙安装探测传感器对滞留乘客进行探测，可以保障安全。目前市场上有以检测光线遮挡为基本原理的安全光幕传感器、基于漫反射AD采样原理的传感器、基于激光测距原理的传感器、基于超声波测距原理的传感器。以检测光线遮挡为基本原理的安全光幕传感器只能应用在地铁直线站台上，且不能提供遮挡物的具体位置，因而不能实现对屏蔽门单元门的控制。基于漫反射AD采样原理的传感器无法满足现场背景的细微变化，也无法满足现场的震动环境，误报警率高。基于激光测距原理的传感器造价昂贵，而且均是单一光束工作，不能适应现场区域扫描的要求。基于超声波测距原理的传感器因为波束角较大而且方向难以控制，因此也不适应在这种狭窄场合中应用。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种红外LED光源测距的光电传感器，可以装配在单一屏蔽门顶部实现对单个屏蔽门与列车门间隙的探测，且稳定可靠能良好适应背景情况的变化，同时满足现场限位要求。
本实用新型的目的是以如下方式实现的：该光电传感器包含装于屏蔽门顶部的多组红外LED测距单元和AD采样单元，红外LED测距单元包括发光单元、受光单元和计时单元，发光单元、受光单元连接AD采样单元，AD采样单元接入发光单元的输入信号端，受光单元的输出端还连入计时单元，计时单元连入AD采样单元的微处理器。多组红外LED测距单元和AD采样单元形成探测光幕，全面覆盖屏蔽门和列车门间隙，实现对该间隙滞留乘客的探测。
具体连接电路为：AD采样单元由微处理器、译码电路、A/D转换模块、控制输出模块构成，微处理器的发光触发脉冲连接至发光单元，微处理器的位控编码接入译码电路，译码电路的位控信号接入发光单元和受光单元，受光单元的输出端接A/D转换模块，A/D转换模块连接微处理器；处理器的发光触发脉冲中的START信号接入计时单元，受光单元的输出端连接触发停止信号发生单元，触发停止信号发生单元输出的STOP信号连接计时单元，计时单元经过SPI通道与微处理器连接，微处理器的输出端连接控制输出模块。
发光单元发射高能量脉冲红外光，遇障碍物后反射回传感器被受光单元接收到。所述计时单元测量从发射到接收的时间间隔，即红外光线的飞行时间。根据S=V×t/2可以得知障碍物与传感器之间的距离，其中S：距离；V：光速；t：光线飞行时间。当乘客滞留在屏蔽门和列车门间隙时，红外光经滞留乘客反射回传感器，传感器测得距离值和无乘客时不一致，从而实现对乘客的探测。
AD采样单元采样返回的红外光脉冲信号强度。由于使用了红外LED作为发光光源，反射物反射率变化较大时会对测距精度产生一定的影响。经过试验验证：在固定位置，传感器接受到的信号强度与距离测量值一一对应。因此在设计中充分利用这个特性，在测量距离的同时也采集反射信号的强度，当距离测量值和幅值不满足对应关系时，视为探测到乘客滞留。
本实用新型使用LED作为测距光源，使用寿命长，降低了光学探测源成本；改用LED光源后相比激光光源对人眼更加安全；通过A/D采样和测距相结合的方式在保证系统工作的稳定性情况下，有效提高了系统检测的安全性；实现测距单元的阵列组合探测，可以任意扩展和改变测量区域；通过对单元屏蔽门的探测和控制，能及时发现并确定滞留乘客位置。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型包含装于屏蔽门顶部的多组红外LED测距单元和AD采样单元，AD采样单元由微处理器1、译码电路8、A/D转换模块5、控制输出模块14构成，红外LED测距单元包括发光单元3、受光单元4和计时单元2。微处理器1的发光触发脉冲6连接至发光单元3，微处理器1的位控编码7接入译码电路8，译码电路8的位控信号9接入发光单元3和受光单元4，受光单元4的输出端接A/D转换模块5，A/D转换模块5连接微处理器1；处理器1的发光触发脉冲6中的START信号10接入计时单元2，受光单元4的输出端连接触发停止信号发生单元12，触发停止信号发生单元12输出的STOP信号11连接计时单元2，计时单元2经过SPI通道13与微处理器1连接，微处理器1的输出端连接控制输出模块14。
传感器采用高速逐位扫描工作方式，各探测单元分时工作，可避免各探测光束之间的相互干扰。微处理模器1给译码电路8提供位控编码7，经译码电路8译码生成位控信号9逐次控制发光单元3、受光单元4工作。发光单元3在位控信号9的控制下依次发光工作，同时将微处理器1提供的发光触发脉冲6转换成宽度符合要求的发光脉冲，最终发出高能量脉冲红外光。发光触发脉冲6同时形成START信号10。受光单元4在位控信号9的控制下，同步接收经反射物返回的红外光，并将该光信号转换成具有一定强度的脉冲电信号。为了实现准确计时，再通过触发停止信号发生电路12，采用恒比定时电路对该脉冲信号进行时刻鉴别，并最终输出STOP信号11。计时单元2实现STRAT信号10和STOP信号11之间的时差测量，测量结果为32位二进制数据。微处理器1和计时单元2之间通过SPI通道13实现数据通信。首先微处理器1通过SPI通道13向计时单元2写入数据，对其进行初始化。计时结束后微处理器1可通过SPI通道从计时单元2读取时差测量结果，再经过数据处理将其转换为距离数据。受光单元4接收的脉冲红外光同时送入A/D转换模块5。A/D转换模块5实现返回信号强度的采集，并将幅值信息送入微处理器1同距离数据形成关联用于控制判断。当任何一个或多个探测单元探测到乘客滞留时，输出控制模块14均输出报警信号并切断安全回路，以保证滞留乘客人身安全。
Claims (2)
1.一种红外LED光源测距的光电传感器，包含装于屏蔽门顶部的多组红外LED测距单元和AD采样单元，其特征在于：红外LED测距单元包括发光单元（3）、受光单元（4）和计时单元（2），发光单元（3）、受光单元（4）连接AD采样单元，AD采样单元接入发光单元（3）的输入信号端，受光单元（4）的输出端还连入计时单元（2），计时单元（2）连入AD采样单元的微处理器（1）。
2.根据权利要求1所述的红外LED光源测距的光电传感器，其特征在于：AD采样单元由微处理器（1）、译码电路（8）、A/D转换模块（5）、控制输出模块（14）构成，微处理器（1）的发光触发脉冲（6）连接至发光单元（3），微处理器（1）的位控编码（7）接入译码电路（8），译码电路（8）的位控信号（9）接入发光单元（3）和受光单元（4），受光单元（4）的输出端接A/D转换模块（5），A/D转换模块（5）连接微处理器（1）；微处理器（1）的发光触发脉冲（6）中的START信号（10）接入计时单元（2），受光单元（4）的输出端连接触发停止信号发生单元（12），触发停止信号发生单元（12）输出的STOP信号（11）连接计时单元（2），计时单元（2）经过SPI通道（13）与微处理器（1）连接，微处理器（1）的输出端连接控制输出模块（14）。
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