CN205080273U - 红外感应条的输出检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种红外感应条的输出检测电路，包括MCU控制电路、红外发射电路、红外接收检测电路、放大电路和输出控制电路，红外发射电路开启红外发射管并形成一检测区域，红外接收检测电路接收检测区域内的模拟信号；接收模拟信号后通过放大电路放大并发送给MCU控制电路，MCU控制电路处理模拟信号并得到信号值；将设定的初始值与信号值进行对比并判断障碍物是否存在；若是信号值大于或等于初始值，则表示有障碍物存在，输出控制电路输出低电平；若是信号值小于初始值，则表示障碍物不存在，输出控制电路输出高电平。本实用新型具有安装方便、检测距离具有可调性、检测区域宽、检测精度高的优势。

Description

红外感应条的输出检测电路

技术领域

本实用新型涉及红外感应电路的技术领域，尤其涉及一种检测区域宽、检测精度高的红外感应条的输出检测电路。

背景技术

红外感应装置已经在现代化的生产实践中发挥巨大作用，随着探测设备和其他部分技术的提高，红外感应器能够拥有更多的性能和灵敏度。红外感应器的原理是：根据待测目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定，待测目标的红外辐射通过地球大气层时，由于气体分子和各种气体以及各种溶胶粒的散射和吸收，将使得红外源发出的红外辐射发生衰减；通过光学接收器接受目标的部分红外辐射并传输给红外传感器；并且，通过辐射调制器，对来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光，提供目标方位信息，并可滤除大面积的干扰信号；利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出来的电学效应；再者，信号处理系统将探测的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提取出信息，然后将此类信息转化成为所需要的格式，最后输送到控制设备或者显示器中。

然而，现有技术中往往需要将红外感应装置安装到产品的两面，利用产品的红外辐射特性的对射原理，实现对产品的检测，该检测方式局限了检测距离和检测区域。

实用新型内容

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种检测区域宽、检测精度高的红外感应条的输出检测电路。

为了达到上述目的，本实用新型一种红外感应条的输出检测电路，包括MCU控制电路、红外发射电路、红外接收检测电路、放大电路和输出控制电路；所述红外发射电路的输出端与红外接收检测电路的输入端电连接，且所述红外接收检测电路的输出端通过放大电路与MCU控制电路的输入端连接，所述MCU控制电路的输出端分别与红外发射电路的输入端和输出控制电路的输入端连接。

其中，该输出检测电路还包括抗光电路，所述抗光电路连接在红外接收检测电路和放大电路之间。

其中，该输出检测电路还包括电源转换电路和红外发射管电流设置电路；所述电源转换电路分别与MCU控制电路、红外发射管电流设置电路、红外接收检测电路和放大电路连接；且所述红外发射管电流设置电路与红外发射电路连接。

其中，所述红外发射电路包括红外二极管、第一三极管、第一电阻和第六电阻，所述红外发射管电流设置电路与红外二极管的正极连接，所述红外二极管的负极连接至第一三极管的集电极，所述MCU控制电路的输出端通过第一电阻连接至第一三极管的基极，且所述第一电阻通过第六电阻接地，所述第一三极管的发射极接地。

其中，所述红外接收检测电路包括光敏三极管、第一电容和第二电阻，所述放大电路包括第一运放器、第二运放器、第十二电阻、第十四电阻、第十一电阻和第十三电阻；所述电源转换电路连接至光敏三极管的集电极，所述光敏三极管的发射极通过第一电容与第一运放器的同相输入端连接，且所述光敏三极管的发射极通过第二电阻接地；所述光敏三极管受到红外二极管的光辐射后，产生由基极流入发射极的光电流；所述第一运放器的输出端通过第十二电阻连接至第一运放器的反相输入端，且所述第十二电阻通过第十三电阻接地；所述第一运放器的输出端连接第二运放器的同相输入端，所述第二运放器的输出端通过第十一电阻连接第二运放器的反相输入端，且所述第十一电阻通过第十三电阻接地，所述第二运放器的输出端连接MCU控制电路的输入端。

其中，所述输出控制电路包括第七三极管、第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第三十四电阻；所述MCU控制电路的输出端通过第二十九电阻连接至第七三极管的基极，所述第七三极管和第二十九电阻之间连接有第三十电阻，且所述第七三极管的发射极和第三十电阻均接地，所述第七三极管的集电极分别与第二十八电阻和第三十四电阻连接。

其中，所述抗光电路包括场效应管、第十五电阻和第十六电阻；所述MCU控制电路的输出端通过第十五电阻连接至场效应管的栅极，所述场效应管的漏极与第一运放器的同相输入端连接，所述场效应管的源极接地，所述第十六电阻位于场效应管和第十五电阻之间且接地。

其中，所述红外发射管电流设置电路包括第十九电阻、第九电容和第十一电容，所述电源转换电路通过第十九电阻与红外二极管的正极连接，所述第九电容和第十一电容均位于电源转换电路和第十九电阻之间，且所述第九电容和第十一电容均接地。

本实用新型的有益效果是：

与现有技术相比，本实用新型的红外感应条的输出检测电路，通过红外发射电路开启红外发射管并形成一检测区域，红外接收检测电路接收检测区域内的模拟信号；接收模拟信号后通过放大电路放大并发送给MCU控制电路，MCU控制电路处理模拟信号并得到信号值；将设定的初始值与信号值进行对比并判断障碍物是否存在；若是信号值大于或等于初始值，则表示有障碍物存在，输出控制电路输出低电平；若是信号值小于初始值，则表示障碍物不存在，输出控制电路输出高电平。本实用新型的红外感应条的输出检测电路通过红外发射电路与红外接收检测电路的配合，使得该输出检测电路构成的装置仅需以侧安装的方式安装在障碍物的一边，安装方便；且通过MCU控制电路控制，使得检测距离具有可调性，并且，红外发射电路发射的光束可叠加，使得检测区域宽、检测精度高。

附图说明

图1为本实用新型红外感应条的输出检测电路的方框示意图；

图2为本实用新型红外感应条的输出检测电路的MCU控制电路的原理图；

图3为本实用新型红外感应条的输出检测电路的红外发射电路的原理图；

图4为本实用新型红外感应条的输出检测电路的红外接收检测电路和放大电路的原理图；

图5为本实用新型红外感应条的输出检测电路的输出控制电路的原理图；

图6为本实用新型红外感应条的输出检测电路的抗光电路的原理图；

图7为本实用新型红外感应条的输出检测电路的电源转换电路的原理图；

图8为本实用新型红外感应条的输出检测电路的红外发射管电流设置电路的原理图；

图9为本实用新型红外感应条的输出检测电路的LED指示电路的原理图。

主要元件符号说明如下：

1、MCU控制电路2、红外发射电路

3、红外接收检测电路4、放大电路

5、输出控制电路6、抗光电路

7、电源转换电路8、红外发射管电流设置电路

9、LED指示电路。

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

参阅图1，本实用新型的红外感应条的输出检测电路，包括MCU控制电路1、红外发射电路2、红外接收检测电路3、放大电路4和输出控制电路5；红外发射电路2的输出端与红外接收检测电路3的输入端电连接，且红外接收检测电路3的输出端通过放大电路4与MCU控制电路1的输入端连接，MCU控制电路1的输出端分别与红外发射电路2的输入端和输出控制电路5的输入端连接。

本实用新型的工作原理为：红外发射电路2开启红外发射管并形成一检测区域，红外接收检测电路3接收检测区域内的模拟信号；接收模拟信号后通过放大电路4放大并发送给MCU控制电路1，MCU控制电路1处理模拟信号并得到信号值；将设定的初始值与信号值进行对比并判断障碍物是否存在；若是信号值大于或等于初始值，则表示有障碍物存在，输出控制电路5输出低电平；若是信号值小于初始值，则表示障碍物不存在，输出控制电路5输出高电平。

本实用新型的优势在于：与现有技术相比，本实用新型的红外感应条的输出检测电路，通过红外发射电路2与红外接收检测电路3的配合，使得该输出检测电路构成的装置仅需以侧安装的方式安装在障碍物的一边，安装方便；并且，通过MCU控制电路1，可将检测距离适当调整；再者，发射管可发射一束宽30°，高2°的扇形光束，而五个光束发射的时候就产生叠加变成一个检测区域，得到大面积的光束，使检测区域宽；同时，通过循环数次的检测取平均值，保证检测精度。

本实施例中，该输出检测电路还包括抗光电路6，抗光电路6连接在红外接收检测电路3和放大电路4之间。红外接收检测电路3接收到检测区域内的模拟信号后，MCU控制电路1将抗光电路6的电平拉低，停止抗光，红外发射电路2的电平拉高，红外发射管开启一段时间，并通过放大，得到信号值后，进行信号值与初始值的对比，若信号值小于初始值，则输出控制电路5输出高电平；若是若信号值大于或等于初始值，则输出控制电路5输出低电平，且MCU控制电路1将抗光电路6的电平拉高，红外发射电路2的电平拉低，执行抗光处理，一段时间后，红外接收检测电路3重新接收检测区域内的模拟信号。

本实施例中，该输出检测电路还包括电源转换电路7和红外发射管电流设置电路8；电源转换电路7分别与MCU控制电路1、红外发射管电流设置电路8、红外接收检测电路3和放大电路4连接；红外发射管电流设置电路8与红外发射电路2连接。电源转换电路7将电压由12V转换为5V，满足MCU控制电路1、红外接收检测电路3、放大电路4的工作电压，红外发射管电流设置电路8将电压转换为满足红外发射电路2的工作电压。

请参阅图2-3，红外发射电路2包括红外二极管D1、第一三极管Q1、第一电阻R1和第六电阻R6，红外发射管电流设置电路8的电源输出端VLED与红外二极管D1的正极连接，红外二极管D1的负极连接至第一三极管Q1的集电极，MCU控制电路1的输出端LED_CS1通过第一电阻R1连接至第一三极管Q1的基极，且第一电阻R1通过第六电阻R6接地，第一三极管Q1的发射极接地。通过第一电阻R1和第六电阻R6分压后驱动第一三极管Q1，MCU控制电路1控制红外二极管D1发射一束宽30°，高2°的扇形光束，且五个光束发射时产生叠加得到一个大面积的检测区域。

第一运放器的输出端通过第十二电阻连接至第一运放器的反相输入端，且第十二电阻通过第十三电阻接地；第一运放器的输出端连接第二运放器的同相输入端，第二运放器的输出端通过第十一电阻连接第二运放器的反相输入端，且第十一电阻通过第十三电阻接地，第二运放器的输出端连接MCU控制电路1的输入端。

请参阅图4，红外接收检测电路3包括光敏三极管T1、第一电容CP1和第二电阻CR1，放大电路4包括第一运放器U2A、第二运放器U2B、第十二电阻R12、第十四电阻R14、第十一电阻R11和第十三电阻R13；电源转换电路7的电源输出端VDD5连接至光敏三极管T1的集电极，光敏三极管T1的发射极通过第一电容CP1与第一运放器U2A的同相输入端连接，且光敏三极管T1的发射极通过第二电阻CR1接地；第一运放器U2A的输出端通过第十二电阻R12连接至第一运放器U2A的反相输入端，且第十二电阻R12通过第十三电阻R13接地；光敏三极管T1受到红外二极管D1的光辐射后，产生由基极流入发射极的光电流；第一运放器U2A的输出端连接第二运放器U2B的同相输入端，第二运放器U2B的输出端通过第十一电阻R11连接第二运放器U2B的反相输入端，且第十一电阻R11通过第十三电阻R13接地，第二运放器U2B的输出端连接MCU控制电路1的输入端ADC_IN。第一运放器U2A的电源输入端VDD5还连接有接地的滤波电容C1。光敏三极管T1接收到检测区域反射回来的模拟信号后，将该模拟信号发送给放大电路4放大，通过第一运放器U2A和第二运放器U2B组成的二级放大电路4，使该信号满足在MCU控制电路1中的工作条件。第一负载单元的放大系数为AUF1=1+R12/R14，第二负载单元的放大系数为AUF2=1+R11/R13，经过第一负载单元和第二负载单元组成的放大电路4的放大系数为AUF=AUF1*AUF2=(1+R12/R14)*(1+R11/R13)。

请参阅图5，电源转换电路7包括电源转换芯片U4、第六二极管D6、第七二极管D7、第四电容C4、第三电容C3、第五电容C5、第一电感L1、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第二电阻R2和第三电阻R3，输入电源加压后通过第六二极管D6连接电源转换芯片U4的第五端口VIN，电源转换芯片U4的第六端口SW通过第一电感L1分别与MCU控制电路1的输入端VDD、红外二极管D1的正极、光敏三极管T1的集电极、第一运放器U2A的输入端和第二运放器U2B的输入端连接，第三电容和第四电容并联连接第六二极管的负极和电源转换芯片的第五端口之间后后接地，电源转换芯片U4的第四端口EN连接在第六二极管D6的负极和第五端口VIN之间，第五电容C5连接在电源转换芯片U4的第六端口SW和第一电感L1之间，且与电源转换芯片U4的第一端口BST连接；第七二极管D7的负极连接在第一电感L1的一端，第七二极管D7的正极接地；第一电感L1的另一端通过第三电阻R3和第二电阻R2接地，且电源转换芯片U4的第三端口FB连接在第二电阻R2和第三电阻R3之间；第一电感L1的另一端与并联的第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9的一端连接，且第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端和第九电容C9的另一端接地。第三电容C3和第四电容C4滤波后，电源通过电源转换芯片U4的处理，第七二极管D7、第一电感L1、第五电容C5配合电源转换芯片U4使用，使电源转换芯片U4实现电压由12V减小为5V，第二电阻R2和第三电阻R3组成反馈回路，第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9组成滤波电路单元，将转换好的电源滤波后输出。

请参阅图6，输出控制电路5包括第七三极管Q7、第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十四电阻R34；MCU控制电路1的输出端OUT_CS通过第二十九电阻R29分别与第七三极管Q7的基极和第三十电阻R30的一端连接，第七三极管Q7的发射极和第三十电阻R30的另一端均接地，第七三极管Q7的集电极分别与第二十八电阻R28和第三十四电阻R34连接。

该输出检测电路还包括排针，输入控制电路上设置有第八二极管；MCU控制电路1的输出端LK_CK与第八二极管的正极连接，第八二极管的负极与排针的第二端口连接；第三十四电阻R34与排针的第一端口连接；排针的第三端口接地，排针的第四端口连接第六二极管的正极。第八二极管在输入控制电路中起保护作用，该感应条通过输入控制电路识别。

请参阅图7，抗光电路6包括场效应管Q6、第十五电阻R15和第十六电阻R16；MCU控制电路1的输出端SUN_CLR通过第十五电阻R15连接至场效应管Q6的栅极，场效应管Q6的漏极与第一运放器U2A的同相输入端连接，场效应管Q6的源极接地，第十六电阻R16位于场效应管Q6和第十五电阻R15之间且接地。工作时，MCU控制电路1读取初始值后，SUN_CLR输出低电平，场效应管Q6断开，停止抗光，红外接收检测电路3连接放大电路4，LED_CS1输出高电平，红外二极管D1发射一段时间的模拟信号后，MCU控制电路1读取ADC_IN的值，且判定初始值与信号值的大小。

请参阅图8，红外发射管电流设置电路8包括第十九电阻R19、第九电容C9和第十一电容C11，电源转换芯片U4的输出端VDD5通过第十九电阻R19与红外二极管D1的正极连接，第九电容C9和第十一电容C11均位于电源转换芯片U4的输出端和第十九电阻R19之间，且第九电容C9和第十一电容C11均接地。

请参阅图9，该输出检测电路还包括LED指示电路9，指示电路包括第三十一电阻R31、发光二极管LED1、第八三极管Q8、第三十二电阻R32和第三十三电阻R33；MCU控制电路1的输出端LIGH_CS通过第三十二电阻R32连接至第八三极管Q8的基极，第八三极管Q8的发射极接地，且第三十二电阻R32通过第三十三电阻R33接地；第三十一电阻R31连接发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极连接至第八三极管Q8的集电极。LED指示电路9显示该感应条的工作状态。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种红外感应条的输出检测电路的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、红外发射电路开启红外发射管，发射一束宽30°，高2°的扇形光束，发射五个光束后叠加形成一大面积的检测区域；

S2、红外接收检测电路接收到检测区域内的模拟信号；

S3为：红外接收检测电路接收到检测区域内的模拟信号后，MCU控制电路使抗光电路的SUN_CLR低，停止抗光并执行S4；

S4、模拟信号通过放大电路放大并发送给MCU控制电路；

S5、MCU控制电路处理模拟信号并得到信号值；将设定的初始值与信号值进行对比并判断障碍物是否存在；若是信号值大于或等于初始值，则表示有障碍物存在，输出控制电路输出低电平；若是信号值小于初始值，则表示障碍物不存在，输出控制电路输出高电平。

第一次读取时，执行步骤S1、S2、S4后，MCU控制电路读取到信号值后，LED_CS1输出低，关掉红外二极管D1，SUN_CLR输出高，此时打开抗光电路给第一电容CP1放电一段时间后重来一次；当信号值小于初始值，则输出控制电路OUT_CS输出高电平；若是信号值大于或等于初始值，则输出控制电路OUT_CS输出低电平，且MCU控制电路将抗光电路的SUN_CLR电平拉高，红外发射电路的LED_CS1电平拉低，执行抗光处理，一段时间后，开始步骤S1，一百次后取平均值存储到MCU控制电路1中做实际的检测值使用。

本实用新型的具体优势在于：1）检测距离可调0-50cm；2）检测区域宽；3）检测精度高；4)通过反射原理可检测一张A4纸的高度；5）仅需安装在障碍物的一侧即可，安装方便。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种红外感应条的输出检测电路，其特征在于，包括MCU控制电路、红外发射电路、红外接收检测电路、放大电路和输出控制电路；所述红外发射电路的输出端与红外接收检测电路的输入端电连接，且所述红外接收检测电路的输出端通过放大电路与MCU控制电路的输入端连接，所述MCU控制电路的输出端分别与红外发射电路的输入端和输出控制电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的红外感应条的输出检测电路，其特征在于，该输出检测电路还包括抗光电路，所述抗光电路连接在红外接收检测电路和放大电路之间。

3.根据权利要求2所述的红外感应条的输出检测电路，其特征在于，该输出检测电路还包括电源转换电路和红外发射管电流设置电路；所述电源转换电路分别与MCU控制电路、红外发射管电流设置电路、红外接收检测电路和放大电路连接；且所述红外发射管电流设置电路与红外发射电路连接。

4.根据权利要求3所述的红外感应条的输出检测电路，其特征在于，所述红外发射电路包括红外二极管、第一三极管、第一电阻和第六电阻，所述红外发射管电流设置电路与红外二极管的正极连接，所述红外二极管的负极连接至第一三极管的集电极，所述MCU控制电路的输出端通过第一电阻连接至第一三极管的基极，且所述第一电阻通过第六电阻接地，所述第一三极管的发射极接地。

5.根据权利要求4所述的红外感应条的输出检测电路，其特征在于，所述红外接收检测电路包括光敏三极管、第一电容和第二电阻，所述放大电路包括第一运放器、第二运放器、第十二电阻、第十四电阻、第十一电阻和第十三电阻；所述电源转换电路连接至光敏三极管的集电极，所述光敏三极管的发射极通过第一电容与第一运放器的同相输入端连接，且所述光敏三极管的发射极通过第二电阻接地；所述光敏三极管受到红外二极管的光辐射后，产生由基极流入发射极的光电流；所述第一运放器的输出端通过第十二电阻连接至第一运放器的反相输入端，且所述第十二电阻通过第十三电阻接地；所述第一运放器的输出端连接第二运放器的同相输入端，所述第二运放器的输出端通过第十一电阻连接第二运放器的反相输入端，且所述第十一电阻通过第十三电阻接地，所述第二运放器的输出端连接MCU控制电路的输入端。

6.根据权利要求1所述的红外感应条的输出检测电路，其特征在于，所述输出控制电路包括第七三极管、第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第三十四电阻；所述MCU控制电路的输出端通过第二十九电阻连接至第七三极管的基极，所述第七三极管和第二十九电阻之间连接有第三十电阻，且所述第七三极管的发射极和第三十电阻均接地，所述第七三极管的集电极分别与第二十八电阻和第三十四电阻连接。

7.根据权利要求5所述的红外感应条的输出检测电路，其特征在于，所述抗光电路包括场效应管、第十五电阻和第十六电阻；所述MCU控制电路的输出端通过第十五电阻连接至场效应管的栅极，所述场效应管的漏极与第一运放器的同相输入端连接，所述场效应管的源极接地，所述第十六电阻位于场效应管和第十五电阻之间且接地。

8.根据权利要求4所述的红外感应条的输出检测电路，其特征在于，所述红外发射管电流设置电路包括第十九电阻、第九电容和第十一电容，所述电源转换电路通过第十九电阻与红外二极管的正极连接，所述第九电容和第十一电容均位于电源转换电路和第十九电阻之间，且所述第九电容和第十一电容均接地。