CN211124286U - 一种可扩展式红外光栅检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及红外光栅技术领域，公开了一种可扩展式红外光栅检测电路，包括发射模块、接收模块、发射扩展模块以及接收扩展模块；接收模块与发射模块连接，接收模块用于向发射模块发出SYN信号；发射模块用于接收接收模块发送的SYN信号，根据SYN信号向接收模块发射红外光，同时根据SYN信号向发射扩展模块发出指令；发射扩展模块与发射模块电连接；接收扩展模块与接收模块电连接。本申请提供的一种可扩展式红外光栅检测电路，通过将发射扩展模块连接到发射模块上，将接收扩展模块连接到接收模块上，延伸了光栅的长度和检测范围，从而提高了产品的实用性和灵活性。

Description

一种可扩展式红外光栅检测电路

技术领域

本实用新型涉及红外光栅技术领域，尤其涉及一种可扩展式红外光栅检测电路。

背景技术

红外光栅，又叫电子光栅或红外栅栏。红外光栅是一种应用于门窗、通道、建筑物外围或者围墙上，有效探测非法入侵的探测器，是主动红外对射的一种，采用多束红外光对射，发射器向接收器以“低频发射、时分检测”方式发出红外光，一旦有人员或物体挡住了发射器发出的任何相邻两束以上光线超过30ms时，接收器立即输出报警信号，当有小动物或小物体挡住其中一束光线时，报警器不会输出报警信号。但是目前，红外光栅还存在功能单一，检测范围小，无法扩展等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可扩展式红外光栅检测电路，旨在解决现有技术中红外光栅的检测范围小，无法扩展的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种可扩展式红外光栅检测电路，包括发射模块、接收模块、发射扩展模块以及接收扩展模块；

所述接收模块与所述发射模块连接，所述接收模块用于向所述发射模块发出SYN信号；

所述发射模块用于接收所述接收模块发送的SYN信号，根据所述SYN信号向所述接收模块发射红外光，同时根据所述SYN信号向所述发射扩展模块发出指令；

所述发射扩展模块与所述发射模块电连接，所述发射扩展模块用于接收所述发射模块发送的指令，并根据所述指令向所述接收扩展模块发射红外光；

所述接收扩展模块与所述接收模块电连接，所述接收扩展模块用于感应所述发射扩展模块发出的红外光；当所述接收扩展模块感应到所述发射扩展模块发出的红外光，所述接收扩展模块发出指示信号至所述接收模块。

进一步地，所述发射模块包括：第一开关电源芯片U01、与所述第一开关电源芯片U01的输入端连接的第一电源连接器、与所述第一开关电源芯片U01的输出端连接的第一芯片U02以及与所述第一开关电源芯片U01的输出端连接的多个红外线发光二极管D1，多个所述红外线发光二极管D1连接有第一模拟开关U07，所述第一模拟开关U07与多个所述红外线发光二极管D1之间分别设置有三极管Q1，所述第一芯片U02与所述第一电源连接器之间连接有比较器。

进一步地，所述接收模块包括：第二开关电源芯片U03、与所述第二开关电源芯片U03的输入端连接的第二电源连接器、与所述第二开关电源芯片U03的输出端连接的MCU芯片U04以及与所述第二开关电源芯片U03的输出端连接的多个光敏三极管Q2，多个所述光敏三极管Q2分别连接有第二模拟开关U08，所述第二模拟开关U08与多个所述光敏三极管Q2之间均设置有电容C1，所述MCU芯片U04用于向所述发射模块发出SYN信号。

进一步地，所述发射扩展模块包括：第二芯片U05以及与所述第二芯片U05连接的多个红外线发光二极管D2；所述第二芯片U05与所述第一芯片U02连接，多个所述红外线发光二极管D2与所述第二芯片U05之间均设置有三极管Q3。

进一步地，所述接收扩展模块包括：第三芯片U06以及与所述第三芯片U06连接的多个光敏三极管Q4；所述第三芯片U06与所述MCU芯片U04连接，多个所述光敏三极管Q4连接有第三模拟开关U09，所述第三模拟开关U09与多个所述光敏三极管Q4之间均设置有电容C2。

进一步地，所述接收模块还包括RS485芯片，所述RS485芯片的一端连接于所述MCU芯片U04之上。

进一步地，所述第一开关电源芯片U01和所述第二开关电源芯片U03均为DC/DC电源芯片。

进一步地，所述第一芯片U02的型号为STC12C2052。

进一步地，所述MCU芯片U04的型号为STC12C5052。

进一步地，所述比较器的型号为LM324、LM358或uA741。

与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：

本申请提供的一种可扩展式红外光栅检测电路，工作过程中，接收模块先向发射模块发出SYN信号，发射模块在接收到SYN信号后，会向接收模块发出红外光，同时发射模块也会向发射扩展模块发送指令，以使得发射扩展模块向接收扩展模块发射红外光，接收扩展模块在感应到发射扩展模块发出的红外光之后，会向接收模块发射指示信号，来表示该接收扩展模块与该发射扩展模块之间没有被物体阻隔，从而实现对光栅内部物体的检测。通过将发射扩展模块连接到发射模块上，将接收扩展模块连接到接收模块上，延伸了光栅的长度和检测范围，从而提高了产品的实用性和灵活性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种可扩展式红外光栅检测电路的整体示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种可扩展式红外光栅检测电路中发射模块的电路结构图；

图3为本实用新型实施例提供的一种可扩展式红外光栅检测电路中接收模块的电路结构图；

图4为本实用新型实施例提供的一种可扩展式红外光栅检测电路中发射扩展模块的电路结构图；

图5为本实用新型实施例提供的一种可扩展式红外光栅检测电路中接收扩展模块的电路结构图；

图6为本实用新型实施例提供的一种可扩展式红外光栅检测电路的原理示意图。

附图标记：1-接收模块，2-发射模块，3-发射扩展模块，4-接收扩展模块，11-放大电路，12-波形整形电路，13-RS485芯片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。

请参阅图1所示，图1为本实用新型一实施例提供的一种可扩展式红外光栅检测电路的整体示意图；同时参阅图6，其中，本实施例提供了一种可扩展式红外光栅检测电路，包括发射模块2、接收模块1、发射扩展模块3以及接收扩展模块4；

接收模块1与发射模块2连接，接收模块1用于向发射模块2发出SYN信号；

发射模块2用于接收接收模块1发送的SYN信号，根据SYN信号向接收模块1发射红外光，同时根据SYN信号向发射扩展模块3发出指令；

发射扩展模块3与发射模块2电连接，发射扩展模块3用于接收发射模块2发送的指令，并根据指令向接收扩展模块4发射红外光；

接收扩展模块4与接收模块1电连接，接收扩展模块4用于感应发射扩展模块3发出的红外光；当接收扩展模块4感应到发射扩展模块3发出的红外光，接收扩展模块4发出指示信号至接收模块1。

上述提供的一种可扩展式红外光栅检测电路，工作过程中，接收模块1先向发射模块2发出SYN信号，发射模块2在接收到SYN信号后，会向接收模块1发出红外光，同时发射模块2也会向发射扩展模块3发送指令，以使得发射扩展模块3向接收扩展模块4发射红外光，接收扩展模块4在感应到发射扩展模块3发出的红外光之后，会向接收模块1发射指示信号，来表示该接收扩展模块4与该发射扩展模块3之间没有被物体阻隔，从而实现对光栅内部物体的检测。通过将发射扩展模块3连接到发射模块2上，将接收扩展模块4连接到接收模块1上，延伸了光栅的长度和检测范围，从而提高了产品的实用性和灵活性。

参阅图2，作为本实用新型的一种实施方式，发射模块2包括：第一开关电源芯片U01、与第一开关电源芯片U01的输入端连接的第一电源连接器、与第一开关电源芯片U01的输出端连接的第一芯片U02以及与第一开关电源芯片U01的输出端连接的多个红外线发光二极管D1，多个红外线发光二极管D1连接有第一模拟开关U07，第一模拟开关U07与多个红外线发光二极管D1之间分别设置有三极管Q1，第一芯片U02与第一电源连接器之间连接有比较器A1。

参阅图3，进一步地，接收模块1包括：第二开关电源芯片U03、与第二开关电源芯片U03的输入端连接的第二电源连接器、与第二开关电源芯片U03的输出端连接的MCU芯片U04以及与第二开关电源芯片U03的输出端连接的多个光敏三极管Q2，多个光敏三极管Q2分别连接有第二模拟开关U08，第二模拟开关U08与多个光敏三极管Q2之间均设置有电容C1，MCU芯片U04用于向发射模块2发出SYN信号。

参阅图4，进一步地，发射扩展模块3包括：第二芯片U05以及与第二芯片U05连接的多个红外线发光二极管D2；第二芯片U05与第一芯片U02连接，多个红外线发光二极管D2与第二芯片U05之间均设置有三极管Q3。

参阅图5，进一步地，接收扩展模块4包括：第三芯片U06以及与第三芯片U06连接的多个光敏三极管Q4；第三芯片U06与MCU芯片U04连接，多个光敏三极管Q4连接有第三模拟开关U09，第三模拟开关U09与多个光敏三极管Q4之间均设置有电容C2。

上述提供的一种可扩展式红外光栅检测电路，发射模块2中的多个红外线发光二极管D1与接收模块1上的多个光敏三极管Q2位置相对。工作过程中，红外线发光二极管D1会进入随时发射状态，等待接收模块1发来的SYN信号指令(SYN信号经过比较器A1进行比较，之后信号进入第一芯片U02的INT脚)；接收模块1上的MCU芯片U04使得第二模拟开关U08打开第1路(其中一个光敏三极管Q2)的接收端口进行接收，此时MCU芯片U04向发射模块2发出SYN信号，要求发射模块2上的的第1路光束(其中一个红外线发光二极管D1发出的光束)发射；当红外线发光二极管D1与光敏三极管Q2的中间没有物体阻隔时，红外线发光二极管D1向外发射的红外光线能够被光敏三极管Q2接收，则Q2收到的信号会从第二模拟开关U08的Z脚流出，经过放大电路11和波形整形电路12之后，再经MCU芯片U04的INT脚进入MCU芯片U04进行接收识别判断；如有接收收到信号标记第1光束为收到(通关)，如有物件遮挡收不到信号，标记为第1光束为没收到(断关)，此时MCU芯片U04输出控制“断关”信号OUT；重复上述步骤，分别对光栅上的其余光束进行标记，MCU芯片U04把所有光束标记并查看，如全部光束都收到(全“通关”)则OUT输出“通关”电平信号，此时状态指示灯绿灯D7亮，如有光束没收到(有“断关”)则OUT输出“断关”电平信号，此时状态指示灯红灯D8亮。采用上述检测电路，使得光栅能够起到很好的检测效果，提高了检测的可靠性；同时，通过将发射扩展模块3连接到发射模块2上，将接收扩展模块4连接到接收模块1上，能够增加红外线发光二极管D1以及光敏三极管Q2的数量，并且延伸光栅的长度和检测范围，从而提高了产品的实用性和灵活性。

作为本实用新型的一种实施方式，参阅图3，接收模块1还包括RS485芯片13，RS485芯片13的一端连接于MCU芯片U04之上。RS485芯片13支持标准的Modbus RTU协议，方便实现远程在线监控。当光栅有被遮挡时，MCU芯片U04能够将每个光束的状态数据通过该串口芯片发出，此时只返回第一时间被遮挡光束状态，直到下次遮挡触发再发送串口数据；当光栅任何一组接收光束状态有变化时，系统自动对外发出串口数据，告知上位机；当上机位主动发起查询指令时，红外线发光二极管D1开始发射红外光线，同时对光栅内部进行扫描，并把数据通过该串口芯片回传；当用于检测的数达到设定值，则输出控制信号，如包装场景，设定数量为100，表示检测到物体掉落经过光栅触发为100次，则发出控制信号，表示此包装数量为100个。

可选地，放大电路11采用型号为AD625的放大电路芯片，当然也可以是其它型号。波形整形电路12用于将信号整形成方波(或脉冲波)并传递至MCU芯片U04。

可选地，第一芯片U02的型号为STC12C2052，当然也可以是其它型号。其中，第一芯片U02的一端还连接有电感L2，电感L2的另一端与第一开关电源芯片U01连接，二极管D3的一端接地，二极管D3的另一端连接于第一开关电源芯片U01与电感L2的连接点上，电解电容C4的一端接地，电解电容C4的另一端连接于第一芯片U02与电感L2的连接点上，电容C5的一端接地，电容C5的另一端连接于第一芯片U02与电感L2的连接点上，电阻R9的一端与第一开关电源芯片U01连接的一端连接，电阻R9的另一端连接于第一芯片U02与电感L2的连接点上，电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端连接于电阻R9与第一开关电源芯片U01的连接点上。

可选地，MCU芯片U04的型号为STC12C5052，当然也可以是其它型号。其中，MCU芯片U04的一端连接有电感L3，电感L3的另一端与第二开关电源芯片U03连接，二极管D6的一端接地，二极管D6的另一端连接于第二开关电源芯片U03与电感L3的连接点上，电解电容C10的一端接地，电解电容C10的另一端连接于MCU芯片U04与电感L3的连接点上，电容C11的一端接地，电容C11的另一端连接于MCU芯片U04与电感L3的连接点上，电阻R12的一端与第二开关电源芯片U03连接的一端连接，电阻R12的另一端连接于MCU芯片U04与电感L3的连接点上，电阻R11的一端接地，电阻R11的另一端连接于电阻R12与第二开关电源芯片U03的连接点上。

其中，三极管Q6的基极与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与MCU芯片U04的一端连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极与电阻R13的一端连接，三极管Q7的基极与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端连接于电阻R13与三极管Q6的集电极的连接点，三极管Q7的发射极与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端连接于电阻R17与三极管Q7的基极的连接点，三级管Q7的集电极连接于电阻R18的一端，电阻R18的另一端接地；MCU芯片U04的另一端还连接有电阻R20，电阻R20的另一端与三极管Q8的基极连接，三极管Q8的集电极与电阻R19连接，SYN信号的输入端连接于三极管Q8的集电极与电阻R19的连接点，三极管Q8的发射极接地；三极管Q9的基极与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端与MCU芯片U04的一端连接，三极管Q9的发射极接地，三级管Q9的集电极与电阻R24的一端连接。

可选地，第二芯片U05以及第三芯片U06的型号为STC12C2052，当然也可以是其它型号(或选用数字电路)，本实用新型对此不作限定。

可选地，第一模拟开关U07、第二模拟开关U08以及第三模拟开关U09的型号均为MC14051B，当然也可以是其它型号，本实用新型对此不作限定。

优选地，三极管Q1和三极管Q3均为NPN型三极管，用于控制电路中的发射。

可选地，比较器A1的型号为LM324、LM358或uA741，当然还可以是其它型号。其中，比较器A1的1脚与电阻R7的一端连接，比较器A1的2脚与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与SYN信号的输出端连接，电阻R5的一端接地，电阻R5的另一端连接于比较器A1的2脚与电感L1的连接点，比较器A1的3脚与第一芯片U02上的INT脚连接。

参阅图6，发射模块2、接收模块1、接收扩展模块4和发射扩展模块3的两端皆设置有扩展接口，通过连接发射模块2与发射扩展模块3的扩展接口、连接接收模块1与接收扩展模块4的扩展接口，能够使得光栅能够扩展出多路光束。同时，发射扩展模块3与另外的发射扩展模块3的扩展接口、接收扩展模块4与另外的接收扩展模块4的扩展接口之间，也能实现连接，从而使得光栅得到多级扩展。如要求光栅要有14路光束，可以通过这个扩展接口分别将2片4路的扩展电路板串接到发射模块2和接收模块1上，让该光栅具有更长的检测长度，从而使得该光栅具有更加灵活的扩展性。

其中，第二芯片U05与第一芯片U02之间，第三芯片U06与MCU芯片U04之间，均通过跳线连接；当然，也可以采用对插头或导线的形式将两块板连接起来，本实用新型对此不作限定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可扩展式红外光栅检测电路，其特征在于，包括发射模块、接收模块、发射扩展模块以及接收扩展模块；

所述接收模块与所述发射模块连接，所述接收模块用于向所述发射模块发出SYN信号；

所述发射模块用于接收所述接收模块发送的SYN信号，根据所述SYN信号向所述接收模块发射红外光，同时根据所述SYN信号向所述发射扩展模块发出指令；

所述发射扩展模块与所述发射模块电连接，所述发射扩展模块用于接收所述发射模块发送的指令，并根据所述指令向所述接收扩展模块发射红外光；

所述接收扩展模块与所述接收模块电连接，所述接收扩展模块用于感应所述发射扩展模块发出的红外光；当所述接收扩展模块感应到所述发射扩展模块发出的红外光，所述接收扩展模块发出指示信号至所述接收模块。

2.根据权利要求1所述的可扩展式红外光栅检测电路，其特征在于，所述发射模块包括：第一开关电源芯片U01、与所述第一开关电源芯片U01的输入端连接的第一电源连接器、与所述第一开关电源芯片U01的输出端连接的第一芯片U02以及与所述第一开关电源芯片U01的输出端连接的多个红外线发光二极管D1，多个所述红外线发光二极管D1连接有第一模拟开关U07，所述第一模拟开关U07与多个所述红外线发光二极管D1之间分别设置有三极管Q1，所述第一芯片U02与所述第一电源连接器之间连接有比较器。

3.根据权利要求2所述的可扩展式红外光栅检测电路，其特征在于，所述接收模块包括：第二开关电源芯片U03、与所述第二开关电源芯片U03的输入端连接的第二电源连接器、与所述第二开关电源芯片U03的输出端连接的MCU芯片U04以及与所述第二开关电源芯片U03的输出端连接的多个光敏三极管Q2，多个所述光敏三极管Q2分别连接有第二模拟开关U08，所述第二模拟开关U08与多个所述光敏三极管Q2之间均设置有电容C1，所述MCU芯片U04 用于向所述发射模块发出SYN信号。

4.根据权利要求3所述的可扩展式红外光栅检测电路，其特征在于，所述发射扩展模块包括：第二芯片U05以及与所述第二芯片U05连接的多个红外线发光二极管D2；所述第二芯片U05与所述第一芯片U02连接，多个所述红外线发光二极管D2与所述第二芯片U05之间均设置有三极管Q3。

5.根据权利要求4所述的可扩展式红外光栅检测电路，其特征在于，所述接收扩展模块包括：第三芯片U06以及与所述第三芯片U06连接的多个光敏三极管Q4；所述第三芯片U06与所述MCU芯片U04连接，多个所述光敏三极管Q4连接有第三模拟开关U09，所述第三模拟开关U09与多个所述光敏三极管Q4之间均设置有电容C2。

6.根据权利要求5所述的可扩展式红外光栅检测电路，其特征在于，所述接收模块还包括RS485芯片，所述RS485芯片的一端连接于所述MCU芯片U04之上。

7.根据权利要求5所述的可扩展式红外光栅检测电路，其特征在于，所述第一开关电源芯片U01和所述第二开关电源芯片U03均为DC/DC电源芯片。

8.根据权利要求5所述的可扩展式红外光栅检测电路，其特征在于，所述第一芯片U02的型号为STC12C2052。

9.根据权利要求5所述的可扩展式红外光栅检测电路，其特征在于，所述MCU芯片U04的型号为STC12C5052。

10.根据权利要求2-9任意一条所述的可扩展式红外光栅检测电路，其特征在于，所述比较器的型号为LM324、LM358或uA741。

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