CN203177888U - 一种四级光幕传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种四级光幕传感器,包括发光器以及受光器，所述发光器包括发射控制模块以及光发射模块；所述发射控制模块与所述光发射模块相连；所述受光器包括光接收模块以及接收控制模块，所述光接收模块与所述接收控制模块相连；所述光接收模块接收所述光发射模块发出的相对应的红外脉冲光信号。本实用新型的四级光幕传感器采用光同步技术，省去同步电缆，接线方便，而且不易受到环境的电磁干扰，工作性能稳定；按照IEC61496-1/-2中的四级要求设计电路，采用双冗余设计，系统自检，输出回馈监控等，有效保障了系统的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器，更具体地说，是涉及一种四级光幕传感器。
背景技术
光幕类传感器现在已经在许多领域广泛应用，特别是采用红外光源的光幕传感器，具有抗环境光干扰、对人视觉无影响等优点，被广泛采用。这些传感器在一般场合应用基本没有问题，但在很多安全领域，比如在保护人肢体安全和生命安全的场合需要一种安全可靠稳定的光幕传感器，即使传感器本身损坏，或受到环境严重干扰也不会导致传感器停止工作或错误动作以致危及人肢体和生命安全。
现有使用最多的光幕传感器，一般都不带自检电路，无法检测传感器本身故障，或者少量的光幕传感器带有比较简单的自检电路，能发现部分电路故障，但这些都不能在安全领域应用，无法保证到人肢体和生命安全。并且，现有的光幕类传感器基本采用线同步技术，也即发射部分和接受部分必须通过导线连接产生同步通信信号才能正常工作，在检测距离比较远的场合，就要采用很长的电缆将两本分连接，这样造成使用上的不便。总之，现有的光幕传感器存在以下问题：1）由于采用线同步技术，接线不方便，不能按照就近接线原则，必须将发射和接受的线连接在一起；2）同步电缆较长，现场电磁环境容易干扰到同步信号，造成误动作；3）没有采用冗余设计及系统自检，一旦受到干扰和电路自身故障，都会引起输出错误，如果应用在保护人肢体和生命安全的场合就会出现严重后果。
而针对安全领域的要求，国际上统一制定标准，凡是使用在安全领域的传感器必须符合相应的规范要求，对于光幕类传感器就有IEC61496-1/-2（GB/T19436）的相关规范。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种四级光幕传感器。
为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：
一种四级光幕传感器,包括发光器以及受光器，所述发光器包括发射控制模块以及光发射模块；所述发射控制模块与所述光发射模块相连；
所述受光器包括光接收模块以及接收控制模块，所述光接收模块与所述接收控制模块相连；
所述光接收模块接收所述光发射模块发出的相对应的红外脉冲光信号。
所述发射控制模块包括发射控制芯片、通信控制电路、发射驱动电路、自检电路、显示电路以及接口设置电路，所述发射控制芯片分别与通信控制电路、自检电路、显示电路以及接口设置电路相连；所述发射驱动电路的输入端与所述通信控制电路相连。
所述接收控制模块包括主控电路，所述主控电路通过总线分别与通信控制回路、信号处理回路、接口设置回路、数码管指示回路、第一输出及回馈检测回路以及第二输出及回馈检测回路相连；所述通信控制回路还与信号处理回路相连；
所述主控电路包括冗余配置的第一芯片以及第二芯片，用于自检及显示的第三芯片。
所述光发射模块包括若干个发光单元以及滤光板，所述发光单元包括红外发射管以及依次设于红外发射管前方的光栏、透镜以及遮光板，所述光栏设于透镜的焦点上；
所述滤光板设于发光单元的正前方。
所述光接收模块包括若干个受光单元以及滤光板，所述受光单元包括红外接收管以及依次设于红外接收管前方的光栏、透镜以及遮光板，所述光栏设于透镜的焦点上；
所述滤光板设于受光单元的正前方。
与现有技术相比，采用本实用新型的四级光幕传感器具有以下的有益效果：
1）采用双冗余设计，安全等级高（达到IEC61496-1/-2的四级设计要求），可以在安全防护，机器人焊接等众多安全领域可靠应用。
2）采用光同步技术，而且检测距离大10米以上，应用方便不需连接较长电缆，只需就近连接即可，可灵活应用。
3）抗环境光能力强，而且采用两组不同编码，（通过外部线路连接设定编码方式），使靠近安装的光幕系统之间不会形成相互干扰。
总之，本实用新型的四级光幕传感器采用光同步技术，省去同步电缆，接线方便，而且不易受到环境的电磁干扰，工作性能稳定；按照IEC61496-1/-2中的四级要求设计电路，采用双冗余设计，系统自检，输出回馈监控等，有效保障了系统的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的一种四级光幕传感器的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
本实用新型的四级光幕传感器所采用的光同步技术工作原理如下：光同步技术即发射部分按约定的周期和脉冲宽度及脉冲编码方式依次发射红外脉冲光信号，每次第一个的脉冲编码是一个特殊的编码，用于接受部分的同步，接收部分第一个接收管接收判断是否是同步脉冲，找到同步脉冲后，依次按照约定周期接收判断是否接收到信号，扫描完所有接收管后根据设定参数控制输出及检测输出回馈。扫描间隔期间进行电路自检，任何异常即关断输出并通过数码管进行警示。
请参阅图1所示的一种四级光幕传感器,包括发光器以及受光器，发光器包括发射控制模块11以及光发射模块12；发射控制模块11与光发射模块12相连；
受光器包括光接收模块21以及接收控制模块22，光接收模块21与接收控制模块22相连；
光接收模块21接收光发射模块12发出的相对应的红外脉冲光信号。
发射控制模块11包括发射控制芯片111、通信控制电路112、发射驱动电路113、自检电路114、显示电路115以及接口设置电路116，发射控制芯片111分别与通信控制电路112、自检电路114、显示电路115以及接口设置电路116相连；发射驱动电路113的输入端与通信控制电路112相连。
电源电路117为发射控制模块提供稳定的恒压源，发射控制芯片根据接口设置电路的设置，通过通信控制电路和发射驱动电路使红外发射管发出特定的脉冲光信号，发射周期间隙通过自检电路检测自身电路是否存在故障，并通过显示电路中的LED显示。
接收控制模块22包括主控电路主控电路通过总线分别与通信控制回路221、信号处理回路222、接口设置回路223、数码管指示回路224、第一输出及回馈检测回路225以及第二输出及回馈检测回路226相连；通信控制回路221还与信号处理回路222相连；
主控电路包括冗余配置的第一芯片227以及第二芯片228，用于自检及显示的第三芯片229。
电源稳压回路230通过DC/DC电路为接收控制模块提供稳定可靠的电源，主控电路中的第一芯片227以及第二芯片228可独立控制系统的运作，通过第三芯片229等完成主控电路的自检，主控电路通过控制通信控制回路，控制红外接收管接收约定的红外脉冲信号，信号处理回路对接收到的信号进行抗干扰、放大、自动增益控制、整形等处理后送至主控电路进行计算和判断，主控电路扫描所有红外接收管后，根据特定算法进行计算和判断，根据外部设置参数进行相应输出，并检测反馈回的执行机构信号判断输出是否在规定的时间内得到响应，扫描周期间隙期进行系统自检，并通过数码管显示电路显示相应状态。
光发射模块12包括若干个发光单元以及滤光板121，发光单元包括红外发射管122以及依次设于红外发射管122前方的光栏123、透镜124以及遮光板125，光栏123设于透镜124的焦点上；
滤光板121设于发光单元的正前方。
光接收模块21包括若干个受光单元以及滤光板211，受光单元包括红外接收管212以及依次设于红外接收管212前方的光栏213、透镜214以及遮光板215，光栏213设于透镜214的焦点上；
滤光板211设于受光单元的正前方。
红外放射管和红外接收管发射接收980nm的脉冲光，光栏设置在透镜的焦点处，形成有效点光源，透镜将点光源转换成平行光线，经过遮光板的矫正，使光线的角度保持在±2.5°（3米处）以内，防止不同系统之间的光干扰，滤光板将可见光及其它干扰光源滤除，降低光噪声。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。
Claims (5)
1.一种四级光幕传感器,包括发光器以及受光器，其特征在于：
所述发光器包括发射控制模块以及光发射模块；所述发射控制模块与所述光发射模块相连；
所述受光器包括光接收模块以及接收控制模块，所述光接收模块与所述接收控制模块相连；
所述光接收模块接收所述光发射模块发出的相对应的红外脉冲光信号。
2.根据权利要求1所述的四级光幕传感器，其特征在于：
所述发射控制模块包括发射控制芯片、通信控制电路、发射驱动电路、自检电路、显示电路以及接口设置电路，所述发射控制芯片分别与通信控制电路、自检电路、显示电路以及接口设置电路相连；所述发射驱动电路的输入端与所述通信控制电路相连。
3.根据权利要求1所述的四级光幕传感器，其特征在于：
所述接收控制模块包括主控电路，所述主控电路通过总线分别与通信控制回路、信号处理回路、接口设置回路、数码管指示回路、第一输出及回馈检测回路以及第二输出及回馈检测回路相连；所述通信控制回路还与信号处理回路相连；
所述主控电路包括冗余配置的第一芯片以及第二芯片，用于自检及显示的第三芯片。
4.根据权利要求1所述的四级光幕传感器，其特征在于：
所述光发射模块包括若干个发光单元以及滤光板，所述发光单元包括红外发射管以及依次设于红外发射管前方的光栏、透镜以及遮光板，所述光栏设于透镜的焦点上；
所述滤光板设于发光单元的正前方。
5.根据权利要求1所述的四级光幕传感器，其特征在于：
所述光接收模块包括若干个受光单元以及滤光板，所述受光单元包括红外接收管以及依次设于红外接收管前方的光栏、透镜以及遮光板，所述光栏设于透镜的焦点上；
所述滤光板设于受光单元的正前方。
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| CN109459969A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-03-12 | 济宁科力光电产业有限责任公司 | 一种安全光幕ip核系统 |
| CN113872746A (zh) * | 2021-10-27 | 2021-12-31 | 猫岐智能科技（上海）有限公司 | 无需同步数据线的光幕装置信号同步采集方法及系统 |
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