CN205209436U - 一种用于检测物体水平偏移量的传感器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于检测物体水平偏移量的传感器电路，包括：传感器底板和LED光源板；N个检测单元按照矩形阵列方式均匀排列设置在传感器底板上；LED光源板内设置有LED灯及其驱动电路，检测单元包括光电三极管，所述光电三极管的集电极通过偏置电阻与电源正极VCC相连，光电三极管的发射极与地相连接，光电三极管的集电极为检测单元的信号输出端OUT；LED光源板设置在传感器底板正上方；光电三极管的感光面正对LED光源板的发光面。本实用新型具有电路结构简单，信号处理难度小，开发成本低的优点。

Description

一种用于检测物体水平偏移量的传感器电路

技术领域

本实用新型涉及一种传感器电路，具体是一种用于检测物体水平偏移量的传感器器电路，属于测控技术领域。

背景技术

在很多工业领域中都需要检测物体水平偏移量，这必然需要一种能实现物体水平偏移量检测的传感器电路。

例如，在钢铁冶炼工业中，带钢连续处理机组在穿带和生产过程中常出现带钢跑偏现象(冷热轧带钢运行过程横向跑偏、上下漂浮等现象)，其结果不仅会造成带钢缺陷产生、成材率减少，还会影响机组的正常运行和损坏生产设备，进而导致整体生产能力下降。

又如，在冶金、矿山、电力、港口等行业皮带秤应用非常广泛，然而皮带秤往往会随着使用时间的增长，其精度会有所下降，这是由于皮带张力、跑偏和现场温度等缘故所造成的。

因此，设计出一套能够实时精确检测出物体跑偏量(特别是水平偏移量)的物体跑偏检测系统非常具有应用价值。

现有技术中，非接触式跑偏检测一般采用的是CCD传感器，但是往往存在信号处理复杂、硬件复杂，开发陈本大，且对恶劣环境敏感等弊端。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是：怎样提供一种硬件电路简单，开发成本低的物体跑偏检测传感器电路。为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案。

一种用于检测物体水平偏移量的传感器电路，其特征在于，包括：传感器底板和LED光源板；所述传感器底板由绝缘材料制作而成；

N个检测单元按照矩形阵列方式均匀排列设置在传感器底板上；

LED光源板内设置有LED灯及其驱动电路，所述驱动电路与LED灯电连接；

所述检测单元包括光电三极管，所述光电三极管的集电极通过偏置电阻与电源正极VCC相连，光电三极管的发射极与地相连接，光电三极管的集电极为检测单元的信号输出端OUT；

所述LED光源板设置在传感器底板正上方；

所述光电三极管的感光面正对LED光源板的发光面。

进一步的，所述N为小于50的自然数。

相比现有技术，本实用新型具有如下优点：

本实用新型中，将被测物体设置在传感器底板和LED光源板之间，没有被被测皮带遮住部分的检测单元输出高电平，而被被被测皮带遮住部分的检测单元输出低电平，又由于各个检测单元是以阵列方式排布在传感器底板，因此单片机通过检测各个检测单元的输出信号后即可通过逻辑运算得出当前被测皮带的水平方向位置，传感器电路仅仅由光源和多个检测单元构成实现了非接触式的物体水平跑偏检测，因此具有电路结构简单，信号处理难度小，开发成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型的测量原理图；

图2为本实用新型中检测单元阵列示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型包括传感器底板和LED光源板两大部分；

(一)传感器底板

传感器底板由绝缘材料制作而成，如图1和图2所示，N个检测单元均匀排列设置在传感器底板上，N个检测单元以矩形阵列方式进行排列，上述N个检测单元组成的阵列可以为正方形，也可以为长方形，其中N为自然数，通常选择小于50的自然数。也即是N个检测单元排列成X行，Y列，X与Y的乘积等于N。

如图2所示，检测单元包括光电三极管，光电三极管的集电极通过偏置电阻与电源正极VCC相连，光电三极管的发射极与地相连接，光电三极管的集电极为检测单元的信号输出端OUT；

检测单元也可以采用如下电路结构：将光电三极管的集电极接地，光电三极管的发射极通过偏置电阻与电源正极VCC相连，光电三极管的发射极为为检测单元的信号输出端OUT。

(二)LED光源板

LED光源板内设置有LED灯及其驱动电路，LED灯可以为一个大功率LED灯，也可以采用LED灯阵列，驱动电路采用常规技术实现即可，例如常见的LED灯阵列驱动电路以MBI5026CF芯片为核心器件设计而成。

MBI5026CF芯片是一款类似74595的串入并出(1路串行输入通道，1路串行输出通道，16路并行输出通道)的LED驱动芯片，它的主要特点是：(1)具有16路恒流输出通道；(2)输出电流可以通过其R_EXT管脚上连接的电阻来调整(输出电流5-90mA)；(3)它还具有一个输出使能端OE，使能端关断则内部输出驱动器关断，输出电流无法输出。

LED光源板设置在传感器底板正上方(可以通过安装支架等结构件实现设置)；并且为了便于实现光信号检测，光电三极管的感光面正对LED光源板的发光面。

由于到每个检测单元均具有一个输出口，因此整个检测传感电路具有N个输出信号输出口，信号输出口需要与单片机等智能器件的IO相连接，实现传感器信号传输，基于电路布线与单片机IO资源方面的考虑，N可以设定为小于50的自然数。

本实用新型的使用方法和工作过程如下：

本实用新型为一种非接触式的，基于光电测量原理的物体水平偏移量检测传感器，常见的应用是用于检测皮带跑偏(例如皮带秤皮带)，具体使用方法是将本实用新型的传感器底板设置在被测皮带下方(与被测皮带不直接接触)，LED光源板设置在传感器底板正上方，同样与被测皮带不直接接触，传感器底板和LED光源板的上述设置可以通过安装支架等机械构件实现。

为了实现传感器信号的输出采集，将每个检测单元的信号输出端OUT与单片机的一个IO相连接为了节约单片机的IO资源，也可以通过其他外围独立器件对单片机的IO进行扩展。

在现有技术中，设置在LED光源板内的驱动电路通常都具有驱动电流调节端和输出使能端(例如MBI5026CF芯片的R_EXT管脚和OE管脚)，上述两个端口与单片机的IO相连接，单片机便可以控制LED灯的点亮，熄灭以及亮度。而LED灯的点亮，熄灭以及亮度正是测试的重要条件参数。

如图1所示，具体测试时，N个检测单元组成的阵列的长或者宽要大于被测皮带的宽度(可以根据相应测试领域被测物体的尺寸选择不同阵列尺寸的传感器电路)，这样，设置在传感器底板和LED光源板之间的被测皮带必然遮挡住对应部分的光线，该部分传感器底板上的检测单元无法接收光线，而其余的部分检测单元则可以接收光线。

传感器电路上电后，能够接收光线的检测单元中的光电三极管导通，光电三极管的集电极上出现低电平；而不能接收光线的检测单元中的光电三极管不导通，光电三极管的集电极上出现高电平。

也即是说，没有被被测皮带遮住部分的检测单元输出高电平，而被被被测皮带遮住部分的检测单元输出低电平，又由于各个检测单元是以阵列方式排布在传感器底板，因此单片机通过检测各个检测单元的输出信号后即可通过逻辑运算得出当前被测皮带的水平方向位置。而单片机通过比较不同时刻的被测皮带的水平方向位置即可判断出被测皮带是否发生了水平偏移，如果发生了水平偏移单片机可以发出报警信号，当然具体偏移量也是可以通过前后两次位置坐标进行比较得出的。由以上测量原理可知，检测单元阵列中的检测单元数量越多，阵列越密集，则检测的精度越高，但是检测单元数量过大也会造成传感器电路输出端口过多，电路连接布线复杂，并且单片机数据处理量增大等弊端。

此外单片机可以将上述判断结果输出到上位机供测试人员使用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种用于检测物体水平偏移量的传感器电路，其特征在于，包括：传感器底板和LED光源板；所述传感器底板由绝缘材料制作而成；

N个检测单元按照矩形阵列方式均匀排列设置在传感器底板上；

LED光源板内设置有LED灯及其驱动电路，所述驱动电路与LED灯电连接；

所述检测单元包括光电三极管，所述光电三极管的集电极通过偏置电阻与电源正极VCC相连，光电三极管的发射极与地相连接，光电三极管的集电极为检测单元的信号输出端OUT；

所述LED光源板设置在传感器底板正上方；

所述光电三极管的感光面正对LED光源板的发光面。

2.根据权利要求1所述的一种用于检测物体水平偏移量的传感器电路，其特征在于，所述N为小于50的自然数。