CN205607425U - 传感电路及机芯控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种传感电路，包括：触发模块和装载在机芯卡位上用于检测机芯卡笋是否卡在机芯卡位上的光电传感模块；所述光电传感模块包括发光二极管和光电三极管，所述光电传感模块具有脉冲电源输入端；所述触发模块具有信号输入端和用于与机芯模数转换器连接的触发输出端；所述光电传感模块的脉冲电源输入端与所述发光二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极接地；所述光电三极管的集电极与所述触发模块的信号输入端连接，所述光电三极管的发射极接地。相应地，本实用新型还公开了一种机芯控制系统。实施本实用新型，能准确识别ATM机芯的卡笋是否挡住卡位状态信息，避免环境光的干扰。

Description

传感电路及机芯控制系统

技术领域

本实用新型涉及智能穿戴技术领域，具体涉及一种传感电路和机芯控制系统。

背景技术

在ATM机芯内部结构系统中，ATM机芯包括多个关节点，每个关节点都有一个卡笋，机芯每运动到一个关节点时，卡笋能改变卡位是否被卡笋卡住的状态，该关节点具有一个传感器，此传感器能将卡笋是否卡在卡位上的状态信息提供给MCU(Microcontroller Unit；微控制单元)，则MCU能确认机芯每一个关节点处的状态信息，以控制机芯系统工作。目前，该传感器的设计主要通过光电三极管来实现。光电三极管能将特定波长范围内的输入光信号转换为电信号，通过传感器输出端和防静电保护电路以及AD采集后，发出的信号可供机芯作为执行下一步工作的判断凭证。

现有技术中，当现场机芯运作时，需要MCU输入动态的驱动电平，以提供发射光电源来驱动光电三极管，来检测当前关节点的卡笋是否挡住卡位，但由于现有机芯的应用环境错综复杂，实际作业当中的环境有可能存在和发射光源同一光谱的光线，且每个环境的环境光有可能又不一样，甚至环境光光强和发射光源相当，使得光电三极管的实时状态为导通状态时，MCU无法判断当前光电三极管的导通是否为发射光源导通，光电三极管输出端的电平值反馈的信息可能和实际对应的机芯状态信息有一定的出入，对机芯的反馈环节造成一定的干扰，致使MCU做出错误的指令，而错误的指令经过机芯系统运行后也会产生非安全范围的操作，会造成机芯系统的错乱，严重可导致机芯结构钣金件卡死，断裂，电子元器件烧毁或短路，甚至起火、爆作，对机芯内部造成很大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种传感电路，准确识别ATM机芯的卡笋是否挡住卡位状态信息，避免环境光的干扰。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种传感电路，包括：触发模块和装载在机芯卡位上用于检测机芯卡笋是否卡在机芯卡位上的光电传感模块；所述光电传感模块包括发光二极管和光电三极管，所述光电传感模块具有脉冲电源输入端；所述触发模块具有信号输入端和用于与机芯模数转换器连接的触发输出端；

所述光电传感模块的脉冲电源输入端与所述发光二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极接地；所述光电三极管的集电极与所述触发模块的信号输入端连接，所述光电三极管的发射极接地。

进一步地，所述触发模块为单稳态边沿触发器。

更进一步地，所述触发模块包括高通滤波器和电压比较器；所述高通滤波器具有滤波输入端和滤波输出端，所述电压比较器具有电压输入端和电平输出端；

所述滤波输入端为所述触发模块的信号输入端，所述滤波输出端与所述电压比较器的电压输入端连接，所述电平输出端为所述触发模块的触发输出端。

再进一步地，所述传感电路还包括电压跟随器、第一电阻和第二电阻；所述电压跟随器具有电压输入端和电压输出端；

所述光电三极管的集电极通过所述第一电阻与所述电压跟随器的电压输入端连接；所述第二电阻的一端与所述光电三极管的集电极连接，所述第二电阻的另一端与直流电源相连接；所述电压跟随器的电压输出端与所述触发模块的信号输入端连接。

相应地，本实用新型还提供一种机芯控制系统，包括：脉冲电源模块、机芯控制处理器、机芯模数转换器和机芯；所述机芯具有多个活动模块，且每个 所述活动模块都具有活动控制端、机芯卡笋和机芯卡位，所述机芯卡位装载有传感电路；

所述传感电路为如前所述的传感电路；

所述机芯控制处理器与所述机芯的每个活动模块的活动控制端连接，所述传感电路的脉冲电源输入端与所述脉冲电源模块连接，所述传感电路的触发输出端与所述机芯模数转换器连接，所述机芯模数据转换器与所述机芯控制处理器连接。

进一步地，所述脉冲电源模块具有电源输入端、脉冲控制端和脉冲电源输出端；

所述机芯控制处理器通过I/O端口与所述脉冲电源模块的脉冲控制端连接，所述脉冲电源模块的脉冲电源输出端与所述传感电路的脉冲电源输入端连接。

再进一步地，所述脉冲电源模块包括第二三极管、第三电阻和第四电阻；

所述第二三极管的基极为所述脉冲控制端，所述第二三极管的集电极通过所述第三电阻与所述电源输出端连接，所述第二三极管的发射极接地；

所述第四电阻的一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第四电阻的另一端为脉冲电源输出端。

相比于现有技术，本实用新型的一种传感电路和机芯控制系统的有益效果在于：通过在传感电路中提供脉冲电源输入端和触发模块，使发光二极管和光电三极管转化的电信号具有一定的频率，区别于由环境光驱动而转化的电信号，触发模块只允许一定频率的信号才可触发导通，从而排除环境光的干扰；另一方面发光二极管和光电三极管装载在机芯的每个活动模块上的机芯卡位，能检测每个活动模块的机芯卡笋是否卡在机芯卡位上的状态信息，并通过触发模块将该状态信息发送给机芯模数转换器汇总，从而机芯控制处理器能根据该状态信息控制机芯下一步工作。

附图说明

图1是本实用新型提供的机芯控制系统的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的传感电路的一个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的传感电路的又一个实施例的结构示意图；

图4是本实用新型提供的传感电路的光电三极管在无环境光干扰时输出的脉冲信号的示意图；

图5是本实用新型提供的传感电路的光电三极管在有环境光干扰时输出的脉冲信号的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1和图2，图1是本实用新型提供的机芯控制系统的一个实施例的结构示意图，图2是本实用新型提供的传感电路的一个实施例的结构示意图；该机芯控制包括：脉冲电源模块10、机芯控制处理器20、机芯模数转换器30和机芯40；所述机芯40具有多个活动模块41，且每个所述活动模块41都具有活动控制端、机芯卡笋411和机芯卡位412，如图2所示，；其中，所述机芯控制处理器20与所述机芯40的每个活动模块41的活动控制端连接，所述机芯模数据转换器与所述机芯控制处理器20连接；所述机芯控制处理器20与所述脉冲电源模块10连接。

所述机芯卡位412装载有传感电路50；其中，所述机芯40的每个活动模块41的机芯卡位412所装载的传感电路50的触发输出端与所述机芯模数转换器30连接，所述传感电路50的脉冲电源输入端与所述脉冲电源模块10连接。

需要说明的是，机芯卡位412的宽度就是发光二极管D1和光电三极管Q1的光距度；机芯上的活动模块41的机芯卡笋411是否卡在机芯卡位412的状态，可以判断出该活动模块41是否运动到一个状态变化点，因而判断机芯卡笋是否 卡在机芯卡位上的状态可作为判断机芯的活动模块的运动状态的标志。

所述传感电路50的电路结构如图2所示，下面将详细说明该传感电路50：

所述传感电路50包括：触发模块51和光电传感模块，所述光电传感模块装载在机芯卡位412上且用于检测机芯卡笋411是否卡在机芯卡位412上；所述光电传感模块包括发光二极管D1和光电三极管Q1，所述光电传感模块具有脉冲电源输入端PWM；所述触发模块51具有信号输入端和用于与机芯模数转换器30连接的触发输出端OUT；

所述光电传感模块的脉冲电源输入端PWM与所述发光二极管D1的阳极连接，所述发光二极管D1的阴极接地；所述光电三极管Q1的集电极与所述触发模块51的信号输入端连接，所述光电三极管Q1的发射极接地。

需要说明的是，若机芯卡笋411没有卡在机芯卡位412上，而且脉冲电源模块10提供脉冲电源给传感电路50，则发光二极管D1受脉冲电源的驱动，例如脉冲电源的频率为F，则发光二极管D1发出与脉冲电源相同频率F的光，光可透过机芯卡位412，驱动光电三极管Q1将光信号转化成与频率为F的脉冲电信号；反之，发光二极管D1所发出的光被机芯卡笋411挡信，不能驱动光电三极管Q1导通，提供电信号给触发模块51。

上述触发模块51有两种实施方式，其中一种实施方式是直接采用单稳态边沿触发器，该单稳态边沿触发器只在接收到设置频率及以上的信号，才会输出高电平，由于上述发光二极管D1的供电电源是脉冲电源，则发光二极管D1会以该脉冲电源的供电频率来发光，则发光二极管D1所发出的光具有频闪能区别于环境光，此时，只有发光二极管D1发出的光来驱动光电三极管Q1转化来的电信号，才会触发该单稳态边沿触发器输出高电平，环境光一般具有设置定频率的频闪光，其转化的电信号不会触发该单态边沿触发器输出高电平。

另一种方式如图3所示，图3是本实用新型提供的传感电路的又一个实施例的结构示意图，该触发模块51包括高通滤波器512和电压比较器513；所述高通滤波器512具有滤波输入端和滤波输出端，所述电压比较器513具有电压输入端和电平输出端；

所述滤波输入端为所述触发模块51的信号输入端，所述滤波输出端与所述电压比较器513的电压输入端连接，所述电平输出端为所述触发模块51的触发输出端OUT。

与上一种实施方式相类似，该高通滤波器512将环境光转化的电信号过滤掉，保留发光二极管D1所转化的电信号，从而排除环境光的干扰。由于高通滤波器512所输出的信号为波形信号，使其输出的信号通过电压比较器513，可以将波型信号转化为脉冲信号。

进一步地，所述传感电路50还包括电压跟随器U1、第一电阻R1和第二电阻R2；所述电压跟随器U1具有电压输入端和电压输出端；

所述光电三极管Q1的集电极通过所述第一电阻R1与所述电压跟随器U1的电压输入端连接；所述第二电阻R2的一端与所述光电三极管Q1的集电极连接，所述第二电阻R2的另一端与直流电源相连接；所述电压跟随器U1的电压输出端与所述触发模块51的信号输入端连接。

该电压比较器513起到提高电路信号的负载能力，消除信号的毛刺，起到顺滑波形的作用。另外，第一电阻R1在电路导通时能提供电压驱动端接的电路，第二电阻R2在电源导通时超到限流的作用。

进一步地，上述图1的脉冲电源模块10具有电源输入端、脉冲控制端和脉冲电源输出端；

所述机芯控制处理器20通过I/O端口与所述脉冲电源模块10的脉冲控制端连接，所述脉冲电源模块10的脉冲电源输出端与所述传感电路50的脉冲电源输入端PWM连接。

如图2或图3所示，上述脉冲电源模块10包括第二三极管Q2、第三电阻R3和第四电阻R4；

所述第二三极管Q2的基极为所述脉冲控制端，所述第二三极管Q2的集电极通过所述第三电阻R3与所述电源输出端连接，所述第二三极管Q2的发射极接地；

所述第四电阻R4的一端与所述第二三极管Q2的集电极连接，所述第四电 阻R4的另一端为脉冲电源输出端。

此处脉冲电源模块10能以一定的频率(例如，频率F)提供一个脉冲电压给光电传感模块，使光电传感模块的光源(发光二极管D1)以频率F发光，以区别环境光。当脉冲控制端接收到低电平，三极管Q2截止，此时电源输入端的电压全部加载到第三电阻R3和第四电阻R4上，提供电压给脉冲电源输出端供电，光电传感模块的发光二极管D1发光，且第四电阻R4起到限流保护的作用。同理，当脉冲控制端接收到高电平时，三极管Q2导通，此时，电源输入端的电压全部加载到第四电阻R4上，电流几乎全部从三极管处流过，而脉冲电源输出端的电压接近为0，则光电传感模块的发光二极管D1无法发光。

参见图4和图5，图4是本实用新型提供的传感电路的光电三极管在无环境光干扰时输出的脉冲信号的示意图，图5是本实用新型提供的传感电路的光电三极管在有环境光干扰时输出的脉冲信号的示意图；下面结合图1至图5，详细解释本实用新型的工作原理：

机芯控制处理器20通过任意的I/O端口提供一个频率为F，占空比为50％的脉冲信号给脉冲电源模块10，使其提供一个频率为F的脉冲电源给光电传感模块，若此时装载该光电传感模块的传感电路50的活动模块41的机芯卡笋411没有卡在机芯卡位412上，则光电传感模块转化输出一个频率为F的信号给单稳态边沿触发器511，由于该频率F能达到设定频率的要求，单稳态边沿触发器511发出一高电平信号给机芯模数转换器30；若该活动模块41的机芯卡笋411卡在机芯卡位412上，则光电传感模块的发光二极管D1的光被挡住，无法驱动光电三极管Q1输出个频率为F的信号给单稳态边沿触发器511，单稳态边沿触发器511发出一低电平信号给机芯模数转换器30；机芯模块转换器采集机芯所有活动模块41上的传感电路50所发出的电平信号，汇总成该机芯的运动状态信息，并将该运动状态信息发送给机芯控制处理器20，以控制机芯的每一个活动模块41的下一步工作。

当不存在环境光干扰时，机芯卡笋411没有卡在机芯卡位412上时，光电三极管Q1输出的脉冲信号如图4所示；当存在环境光干扰时，机芯卡笋411没 有卡在机芯卡位412上时，光电三极管Q1输出的脉冲信号如5所示，对比两图形可知，两脉冲信号的频率相同，后者的电平值高于前者的电平值，其差值d1代表环境光驱动光电三极管Q1输出的信号值。两脉冲信号均能触发单稳态边沿触发器511发出一高电平信号给机芯模数转换器30，即机芯模数转换器30不管环境光是否存在均能获知机芯卡笋411没有卡在机芯卡位412上的状态信息。

当不存在环境光干扰时，机芯卡笋411卡在机芯卡位412上时，光电三极管Q1输出的环境光驱动的一平稳信号，单稳态边沿触发器511发出一低电平信号给机芯模数转换器30；当存在环境光干扰时，机芯卡笋411卡在机芯卡位412上时，光电三极管Q1不导通，单稳态边沿触发器511发出一低电平信号给机芯模数转换器30。因而机芯模数转换器30不管环境光是否存在均能获知机芯卡笋411卡在机芯卡位412上的状态信息。

另外，考虑到在一些特别恶劣的环境下，环境光可与光电源的光强相比甚至更大，因此在机芯的初始化时使机芯卡笋411没有卡在卡机芯位上，提供脉冲电源给传感电路50，如果机芯控制处理器20始终不能成功读取到高电平，则可以认为机芯工作环境的环境光过强或者是该传感电路50有可能损坏。

相比于现有技术，本实用新型的一种传感电路和机芯控制系统的有益效果在于：通过在传感电路中提供脉冲电源输入端和触发模块，使发光二极管和光电三极管转化的电信号具有一定的频率，区别于由环境光驱动而转化的电信号，触发模块只允许一定频率的信号才可触发导通，从而排除环境光的干扰；另一方面发光二极管和光电三极管装载在机芯的每个活动模块上的机芯卡位，能检测每个活动模块的机芯卡笋是否卡在机芯卡位上的状态信息，并通过触发模块将该状态信息发送给机芯模数转换器汇总，从而机芯控制处理器能根据该状态信息控制机芯下一步工作。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种传感电路，其特征在于，包括：触发模块和装载在机芯卡位上用于检测机芯卡笋是否卡在机芯卡位上的光电传感模块；所述光电传感模块包括发光二极管和光电三极管，所述光电传感模块具有脉冲电源输入端；所述触发模块具有信号输入端和用于与机芯模数转换器连接的触发输出端；

所述光电传感模块的脉冲电源输入端与所述发光二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极接地；所述光电三极管的集电极与所述触发模块的信号输入端连接，所述光电三极管的发射极接地。

2.如权利要求1所述的传感电路，其特征在于，所述触发模块为单稳态边沿触发器。

3.如权利要求1所述的传感电路，其特征在于，所述触发模块包括高通滤波器和电压比较器；所述高通滤波器具有滤波输入端和滤波输出端，所述电压比较器具有电压输入端和电平输出端；

所述滤波输入端为所述触发模块的信号输入端，所述滤波输出端与所述电压比较器的电压输入端连接，所述电平输出端为所述触发模块的触发输出端。

4.如权利要求1至3任一项所述的传感电路，其特征在于，所述传感电路还包括电压跟随器、第一电阻和第二电阻；所述电压跟随器具有电压输入端和电压输出端；

所述光电三极管的集电极通过所述第一电阻与所述电压跟随器的电压输入端连接；所述第二电阻的一端与所述光电三极管的集电极连接，所述第二电阻的另一端与直流电源相连接；所述电压跟随器的电压输出端与所述触发模块的信号输入端连接。

5.一种机芯控制系统，其特征在于，包括：脉冲电源模块、机芯控制处理 器、机芯模数转换器和机芯；所述机芯具有多个活动模块，且每个所述活动模块都具有活动控制端、机芯卡笋和机芯卡位，所述机芯卡位装载有传感电路；

所述传感电路为权利要求1至4任一项所述的传感电路；

所述机芯控制处理器与所述机芯的每个活动模块的活动控制端连接，所述传感电路的脉冲电源输入端与所述脉冲电源模块连接，所述传感电路的触发输出端与所述机芯模数转换器连接，所述机芯模数据转换器与所述机芯控制处理器连接。

6.如权利要求5所述的机芯控制系统，其特征在于，所述脉冲电源模块具有电源输入端、脉冲控制端和脉冲电源输出端；

所述机芯控制处理器通过I/O端口与所述脉冲电源模块的脉冲控制端连接，所述脉冲电源模块的脉冲电源输出端与所述传感电路的脉冲电源输入端连接。

7.如权利要求6所述的机芯控制系统，其特征在于，所述脉冲电源模块包括第二三极管、第三电阻和第四电阻；

所述第二三极管的基极为所述脉冲控制端，所述第二三极管的集电极通过所述第三电阻与所述电源输出端连接，所述第二三极管的发射极接地；

所述第四电阻的一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第四电阻的另一端为脉冲电源输出端。