CN212364069U - 一种红外介质识别传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种红外介质识别传感器，涉及红外识别技术领域，包括控制模块、红外收发模块、电源转换模块、通信模块、温度传感器和电磁兼容EMC模块；电源转换模块通过电压转换方式提供电能；通信模块接收控制信号，并传输识别结果；电磁兼容EMC模块分别抑制电源转换模块在供电过程中和通信模块在通信远传过程中的电磁干扰；红外收发模块发出第一红外信号，并接收经过待测介质的第二红外信号；温度传感器采集环境温度数据，并发送至控制模块；控制模块接收控制信号并驱动红外收发模块发出第一红外信号，并接收第二红外信号和环境温度数据，得到识别结果，能够适应复杂应用场景，介质识别准确率较高，可靠性能较高。

Description

一种红外介质识别传感器

技术领域

本实用新型涉及红外识别技术领域，尤其是涉及一种红外介质识别传感器。

背景技术

随着现今科技的发展，红外识别技术已经越发成熟而被广泛应用，其中可通过红外在不同介质中折射率的不同，来识别不同介质的类型和有无，可在介质测量等应用场合中使用。

但由于较多场景中都需要利用此种方式对介质进行检测识别，包括户外、施工场合等复杂情况，因此一般的红外介质识别传感器容易受复杂场景的干扰，导致介质识别准确率下降，可靠性较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种红外介质识别传感器，能够适应复杂应用场景，介质识别准确率较高，可靠性能较高。

第一方面，实施例提供一种红外介质识别传感器，包括控制模块、红外收发模块、电源转换模块、通信模块、温度传感器和电磁兼容EMC模块；

所述电源转换模块，用于通过电压转换方式提供电能；

所述通信模块，用于接收控制信号，并传输识别结果；

所述电磁兼容EMC模块，分别与所述电源转换模块和所述通信模块电连接，用于分别抑制所述电源转换模块在供电过程中和所述通信模块在通信远传过程中的电磁干扰；

所述红外收发模块，与所述控制模块电连接，用于发出第一红外信号，并接收经过待测介质的第二红外信号；

所述温度传感器，与所述控制模块电连接，用于采集环境温度数据，并发送至所述控制模块；

所述控制模块，分别与所述电源转换模块和所述通信模块相连接，用于接收所述控制信号并驱动所述红外收发模块发出所述第一红外信号，并接收所述第二红外信号和所述环境温度数据，得到所述识别结果。

在可选的实施方式中，所述电磁兼容EMC模块还用于抑制感应雷电和共地带来的电磁干扰，所述电磁兼容EMC模块内部集成有瞬态抑制TVS管、压敏电阻以及磁环。

在可选的实施方式中，所述红外收发模块包括红外接收管和红外发射管；

所述红外发射管用于发出第一红外信号；

所述红外接收管用于接收所述第一红外信号经过待测介质折射后得到的第二红外信号。

在可选的实施方式中，所述温度传感器包括铂电阻。

在可选的实施方式中，所述控制模块包括液位识别单元和液位计算单元；

所述液位识别单元，用于识别所述待测介质的种类；

所述液位计算单元，用于计算所述待测介质的液位数据。

在可选的实施方式中，所述控制模块通过多种电流驱动方式对所述红外发射管进行驱动。

在可选的实施方式中，所述控制模块的工作电压不大于1.5V。

在可选的实施方式中，所述电源转换模块在预设时间段内为所述控制模块供电。

在可选的实施方式中，还包括用于提供标准接口的航插座，所述航插座与所述电源转换模块相连接。

在可选的实施方式中，还包括用于对所述第一红外信号进行折射的棱镜。

本实用新型实施例提供了一种红外介质识别传感器，通过设置电磁兼容EMC模块6抑制该电源转换模块7在供电过程中和该通信模块8在通信远传过程中的电磁干扰，温度传感器11实时采集环境温度，控制模块14根据环境温度对第二红外信号进行温度补偿，避免电磁干扰和环境温度对介质识别的影响。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种传统的红外介质识别传感器结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种红外介质识别传感器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种红外介质识别传感器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的传统驱动方式示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种驱动方式示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种控制模块的结构示意图。

图标：1-航接插头；2-航插座；3-外壳；4-棱镜；5-遮光板；6-电磁兼容EMC模块；7-电源转换模块；8-通信模块；9-液位识别单元；10-液位计算单元；11-温度传感器；12-红外接收管；13-红外发射管；14-控制模块；15-红外收发模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

参照图1，当前市场主流的红外液体识别方案中，包括两端开口的外壳，外壳内置控制模块，该控制模块通过通信接口与通信模块电连接，通过电源输入接口与电源转换模块电连接，外壳内还设置与控制模块电连接的红外发射器和红外接收器，外壳内还设置棱镜，该棱镜的后端与红外发射器的发射端和红外接收器的接收端相对设置，该棱镜的前端与设置于外壳开口上的遮光板相对设置，遮光板的边缘设置进液孔。该传感器使用红外光作为检测光源，并且在外壳开口上与棱镜相对处设置遮光板，不容易受外界光线的影响，保证检测精度，对液体有无进行检测的基础上还可以根据折射率判断液体类别。

上述方案在实际使用中存在如下缺点：1.抗干扰能力差，没有考虑到实际中存在的雷电、电磁、温度等干扰带来的影响，不能适应各种复杂的应用场景，会导致红外识别偏差甚至失效。在复杂工况中稳定性差。2.受限于控制模块的本身性能及软件算法，可识别的液体种类少，且分辨率低。3.功耗较大，对于加油站等防爆场所，功耗大意味着带载能力的不足，以及安全系数的降低。

基于此，本实用新型实施例提供的一种红外介质识别传感器和投影系统，能够适应复杂应用场景，介质识别准确率较高，可靠性能较高。

下面通过实施例进行详细描述。

图2为本实用新型实施例提供的一种红外介质识别传感器示意图。

参照图2，实施例提供的一种红外介质识别传感器，包括控制模块14、红外收发模块15、电源转换模块7、通信模块8、温度传感器11和电磁兼容EMC模块6；

该电源转换模块7，用于通过电压转换方式提供电能；

该通信模块8，用于接收控制信号，并传输识别结果；

该电磁兼容EMC模块6，分别与该电源转换模块7和该通信模块8电连接，用于分别抑制该电源转换模块7在供电过程中和该通信模块8在通信远传过程中的电磁干扰；

该红外收发模块15，与该控制模块14电连接，用于发出第一红外信号，并接收经过待测介质的第二红外信号；

该温度传感器11，与该控制模块14电连接，用于采集环境温度数据，并发送至该控制模块14；

该控制模块14，分别与该电源转换模块7和该通信模块8相连接，用于接收该控制信号并驱动该红外收发模块15发出该第一红外信号，并接收该第二红外信号和该环境温度数据，得到该识别结果。

在实际应用的优选实施例中，通过设置电磁兼容EMC模块6抑制该电源转换模块7在供电过程中和该通信模块8在通信远传过程中的电磁干扰，温度传感器11实时采集环境温度，控制模块14根据环境温度对第二红外信号进行温度补偿，避免电磁干扰和环境温度对介质识别的影响。

在可选的实施方式中，如图3所示，在原先的电源转换模块7、通信模块8前端，增加了一个电磁兼容EMC模块6，该电磁兼容EMC模块6还用于抑制感应雷电和共地带来的电磁干扰，该电磁兼容EMC模块6内部集成有瞬态抑制TVS管、压敏电阻以及磁环。

在可选的实施方式中，该红外收发模块15包括红外接收管12和红外发射管13；

该红外发射管13用于发出第一红外信号；

该红外接收管12用于接收该第一红外信号经过待测介质折射后得到的第二红外信号。

在可选的实施方式中，还包括用于对该第一红外信号进行折射的棱镜4。

这里，第一红外信号经过棱镜4和待测介质折射后得到第二红外信号，通过增加棱镜4，便于控制模块14对介质的识别，提高识别的准确性。

其中，外壳3的一端还设置有遮光板5，遮光板5上可能设置有一个或多个通孔，以便介质浸入以及流出。

在可选的实施方式中，该控制模块14包括液位识别单元9和液位计算单元10；

该液位识别单元9，用于识别该待测介质的种类；

该液位计算单元10，用于计算该待测介质的液位数据。

在可选的实施方式中，该温度传感器11包括铂电阻。

这里，在液位计算单元10的前端，增加一个温度传感器11（铂电阻），使控制模块14在进行液位计算时，能实时采集环境温度，对红外接收器的数据进行温度补偿，消除温度影响，提高介质识别的准确率、稳定性。

在可选的实施方式中，该控制模块14通过多种电流驱动方式对该红外发射管13进行驱动。

如图4所示，通过传统控制算法，在液位识别单元9、液位计算单元10的控制中，即控制模块14（单片机）对红外发射管13的驱动中，由普通的单一电流驱动，更改为D/A数字驱动（参见图5），即驱动电流随着控制模块14的改变而改变，相应的，红外接收管12所采集回的红外模拟信号也会随之而改变，通过不同电流驱动，可实现红外接收管12对不同介质、不同环境的更加全面、细微的信号反馈，大大提高了对液体介质识别的分辨率，再通过对不同驱动电流相应采集信号的自适应算法，提高了对介质识别的准确性、稳定性。

在可选的实施方式中，该控制模块14的工作电压不大于1.5V。

在可选的实施方式中，该电源转换模块7在预设时间段内为该控制模块14供电。

针对现有技术的液位传感器功耗高、带载能力差的缺点，本申请在新的控制模块14的选型上，选择超低压供电的芯片，所有电路板上的电子芯片均工作在+3.3V以内，其中，核心处理芯片（控制模块）工作在+1.5V以内，如图6所示。且在红外发射器、红外采集器的驱动、采集上，均采用了间歇式低功耗设计的理念，在保证传感器2s以内相应的实时性要求下，控制模块14的80%的时间处于休眠状态，只有20%的时间处于正常工作状态，大大降低了传感器的功耗，这样的设计有三个优点：提高了传感器本身的寿命，提高了传感器对于的上位机的带载能力，以及提高了传感器在危险场合的安全性。

由于不同使用需求，现有产品皆需根据实际工况单独生产。本申请通过增加特殊结构的航插座2，使传感器具备标准接口，实现标准化批量生产。

在可选的实施方式中，还包括用于提供标准接口的航插座2，该航插座2分别与航接插头1和该电源转换模块7相连接，设置在外壳3的另一端，电源转换模块7将从航接插头1获得的电能进行电压转换处理后，间歇性为控制模块14供电。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种红外介质识别传感器，其特征在于，包括，控制模块、红外收发模块、电源转换模块、通信模块、温度传感器和电磁兼容EMC模块；

所述电源转换模块，用于通过电压转换方式提供电能；

所述通信模块，用于接收控制信号，并传输识别结果；

所述电磁兼容EMC模块，分别与所述电源转换模块和所述通信模块电连接，用于分别抑制所述电源转换模块在供电过程中和所述通信模块在通信远传过程中的电磁干扰；

所述红外收发模块，与所述控制模块电连接，用于发出第一红外信号，并接收经过待测介质的第二红外信号；

所述温度传感器，与所述控制模块电连接，用于采集环境温度数据，并发送至所述控制模块；

所述控制模块，分别与所述电源转换模块和所述通信模块相连接，用于接收所述控制信号并驱动所述红外收发模块发出所述第一红外信号，并接收所述第二红外信号和所述环境温度数据，得到所述识别结果。

2.根据权利要求1所述的红外介质识别传感器，其特征在于，所述电磁兼容EMC模块还用于抑制感应雷电和共地带来的电磁干扰，所述电磁兼容EMC模块内部集成有瞬态抑制TVS管、压敏电阻以及磁环。

3.根据权利要求1所述的红外介质识别传感器，其特征在于，所述红外收发模块包括红外接收管和红外发射管；

所述红外发射管用于发出第一红外信号；

所述红外接收管用于接收所述第一红外信号经过待测介质折射后得到的第二红外信号。

4.根据权利要求1所述的红外介质识别传感器，其特征在于，所述温度传感器包括铂电阻。

5.根据权利要求3所述的红外介质识别传感器，其特征在于，所述控制模块通过多种电流驱动方式对所述红外发射管进行驱动。

6.根据权利要求1所述的红外介质识别传感器，其特征在于，所述控制模块的工作电压不大于1.5V。

7.根据权利要求6所述的红外介质识别传感器，其特征在于，所述电源转换模块在预设时间段内为所述控制模块供电。

8.根据权利要求1所述的红外介质识别传感器，其特征在于，还包括用于提供标准接口的航插座，所述航插座与所述电源转换模块相连接。

9.根据权利要求1所述的红外介质识别传感器，其特征在于，还包括用于对所述第一红外信号进行折射的棱镜。

Images