CN216956393U - 对射式光电传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了对射式光电传感器，该对射式光电传感器包括壳体及设于壳体内的检测组件，检测组件包括控制电路、与控制电路连接且沿一直线正对设置的红外线发射管及红外线接收管；水流通道设置于红外线发射管和红外线接收管之间，至少对应红外线发射管和红外线接收管的位置设置成透明部，以供红外线准直对射；控制电路控制红外线发射管发射红外光，并接收红外线接收管输出的检测信号，以及根据红外线接收管输出的检测信号确定所述水流通道有无液体或者液位的高度。本实用新型避免了对射式光电传感器由棱镜面结构受到的反光影响而导致检测结果不准确的问题。

Description

对射式光电传感器

技术领域

本实用新型涉及对射式光电传感器技术领域，尤其涉及一种对射式光电传感器。

背景技术

对射式光电传感器，也称光电管道液位传感器，是一种新型接触式点管道液位测控装置，光电管道液位传感器具有结构简单、定位精度高等诸多优点。

现有的对射式光电传感器需要通过棱镜的反射，对管道液位的高度进行检测，传感器结构上受到棱镜面的影响，检测结果不准确。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种对射式光电传感器，旨在解决现有对射式光电传感器由于棱镜面产生反光影响导致检测不准确的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种对射式光电传感器，该对射式光电传感器包括：

壳体；

检测组件，设于所述壳体内，所述检测组件包括控制电路、红外线发射管和红外线接收管，所述红外线发射管和红外线接收管设于沿一直线正对设置，所述红外线发射管和红外线接收管与所述控制电路电连接；

所述壳体在所述红外线发射管和红外线接收管之间设置有水流通道；

所述水流通道至少对应所述红外线发射管和红外线接收管的位置设置成透明部，以供所述红外线发射管发射出的红外光线穿过所述透明部后准直射入所述红外线接收管；

所述控制电路，用于控制所述红外线发射管发射红外光，并接收所述红外线接收管输出的检测信号，在接收到所述红外线接收管输出的检测信号时，确定所述水流通道内无液体，在未接收到所述红外线接收管输出的检测信号时，确定所述水流通道内存在液体。

可选地，所述检测组件还包括电路板，所述电路板的一侧设置有两个相对的安装板，所述控制电路设于所述电路板上，所述红外线发射管和红外线接收管一一对应设于两个所述安装板上。

可选地，所述控制电路包括控制器、红外驱动电路和红外接收电路，所述控制器与所述红外驱动电路和红外接收电路分别连接，所述红外驱动电路与所述红外线发射管连接，所述红外接收电路与所述红外线接收管连接。

可选地，所述壳体具有容置腔，所述检测组件设于所述容置腔内，所述水流通道部分侧壁位于所述容置腔内，所述透明部设于所述水流通道处于所述容置腔内的侧壁上。

可选地，所述控制器包括控制芯片及第一电阻，所述控制芯片具有：

控制脉冲脚，所述控制芯片的控制脉冲脚与所述红外驱动电路的受控端连接，控制所述红外驱动电路发射红外光；

受控脚，所述控制芯片的受控脚与所述红外接收电路的输出端连接，接收所述红外接收电路输出的电信号；

输出脚，所述控制芯片的输出脚与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端为所述控制芯片的输出端，当所述控制芯片的受控脚接收到电信号时，所述控制芯片的输出端输出脉冲；

电源电压脚，所述控制芯片的电源电压脚与所述控制芯片的供电电源端连接，为所述控制芯片供电。

可选地，所述控制器还包括稳压单元；

所述稳压单元包括第一电容及第二电容，所述第一电容的第一端为所述稳压单元的输入端，并与所述第二电容的第一端及所述控制芯片的电源电压脚互连，所述第一电容的第二端为所述稳压单元的输出端，并与所述第二电容的第二端及所述控制芯片的供电电源端互连。

可选地，所述红外驱动电路包括第二电阻、第三电阻及第一三极管，所述第二电阻的第一端为所述红外驱动电路的输入端，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的基极及所述第三电阻的第一端互连，所述第三电阻的第二端与所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述红外线发射管的阴极连接，所述红外线发射管的阳极与所述红外驱动电路的电源端连接。

可选地，所述红外驱动电路还包括稳压电容；

所述稳压电容的第一端与所述红外线发射管的阳极连接，所述稳压电容的第二端接地。

可选地，所述红外接收电路包括第五电阻、第六电阻，所述第五电阻的第一端为所述红外接收电路的输入端，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端及所述红外接收电路红外线接收管的阳极互连，所述红外线接收管的阴极与所述红外接收电路的电源端连接。

本实用新型通过设置壳体，在壳体内设置检测组件，检测组件包括控制电路、红外线发射管及红外线接收管，红外线发射管和红外线接收管沿一直线正对设置，并与控制电路连接；工作时，控制电路控制红外线发射管发射出红外光，并接收红外线接收管输出的检测信号，以及根据所述红外线接收管输出的检测信号确定所述水流通道有无液体或者液位的高度。具体地，在接收到所述红外线接收管输出的检测信号时，则确定所述水流通道内无液体，在未接收到所述红外线接收管输出的检测信号时，则确定所述水流通道内存在或者流过液体，如此便实现了对管道内液体有无的检测。相比于背景技术中提到的采用棱镜折射的现有技术，此种结构设计，不需要棱镜去折射，避免了对射式光电传感器由棱镜面结构受到的反光影响而导致检测结果不准确的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型对射式光电传感器一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型对射式光电传感器中电路板一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型对射式光电传感器中控制电路一实施例的电路功能模块示意图；

图4为图3所示控制电路中控制芯片一实施例的电路结构示意图；

图5为图3所示控制电路中红外驱动电路一实施例的电路结构示意图；

图6为图3所示控制电路中红外接收电路一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	壳体	210	红外线发射管
220	红外线接收管	230	控制电路
				240	电路板	250	安装板
300	水流通道	NC	滤波电容
				10	控制器	20	红外驱动电路
30	红外接收电路	Q1	第一三极管
				U1	控制芯片	R1-R6	第一电阻-第六电阻
C1	第一电容	C2	第二电容

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

目前的光电管道液位传感器需要通过棱镜的折射和反射，对管道液位的高度进行检测，传感器结构上受到棱镜面的影响，易受到产品面的反光影响，限制性大。

为解决上述问题，本实用新型提出一种对射式光电传感器，可以应用于工业仪器，医疗设备等领域，适用于管道内液体的检测。

在本实用新型一实施例中，参照图1，该对射式光电传感器包括：

壳体100；

检测组件，设于所述壳体内，所述检测组件包括控制电路230、红外线发射管210和红外线接收管220，所述红外线发射管210和红外线接收管220设于沿一直线正对设置，所述红外线发射管210和红外线接收管220与所述控制电路电连接；

所述壳体100在所述红外线发射管210和红外线接收管220之间设置有水流通道300；

所述水流通道300至少对应所述红外线发射管210和红外线接收管220的位置设置成透明部，以供所述红外线发射管210发射出的红外光线穿过所述透明部后准直射入所述红外线接收管220；

所述控制电路230，用于控制所述红外线发射管210发射红外光，并接收所述红外线接收管220输出的检测信号，以及根据所述红外线接收管220输出的检测信号确定所述水流通道300有无液体或者液位的高度。

具体地，在接收到所述红外线接收管220输出的检测信号时，确定所述水流通道300内无液体，在未接收到所述红外线接收管220输出的检测信号时，确定所述水流通道300内存在液体。液位高度的检测则是设置红外线发射管210发射出的红外光线穿过水流通道300的水平位置，该水平位置为预设高度位置，在接收到所述红外线接收管220输出的检测信号时，确定所述水流通道300内无液体或者液体在预设高度位置之下，在未接收到所述红外线接收管220输出的检测信号时，确定所述水流通道300内存在液体，且至少确定液体在预设高度位置之上。

本实施例中，壳体100用于固定各检测组件之间的位置关系，确保在对射式光电传感器内部的安全性和稳定性，在对射式光电传感器工作时，各检测组件的位置关系不会发生变化，壳体100针对对射式光电传感器外部也有保护作用。

检测组件完成对射式光电传感器的检测功能，检测组件包括红外线发射管210、红外线接收管220及控制电路230，红外线发射管210和红外线接收管220沿一直线正对设置，以确保红外线准直对射。

水流通道300为管道，供液体流过，水流通道300至少有一部分设于红外线发射管和红外线接收管之间，以能够供红外线穿过而实现检测，供红外线穿过的这部分应当设置为透明部或者能够供红外线穿过的材质，为确保在水流通道300无液体通过时，红外线发射管210发射红外光沿直线传播，位于容置腔的侧壁上的水流通道部分需设为透明状，该部分可以采用折射率较低或者无折射率的材质，尽量避免采用具有棱镜面的结构，以避免受到棱镜面折射影响。本实施例中水流通道300可以是部分或者是全部设置于壳体100的容置腔内，可以根据实际需要进行设置。

本实施例的检测原理是，利用红外线的传播属于光的传播，光在传播过程中通过不同介质会发生折射现象，红外发射管210与红外接收管220沿一直线正对设置，且对应红外线发射管210和红外线接收管220的位置设置成透明部，当水流通道300内不存在液体时，红外线发射管210发射出的红外光线可以准直发射至红外线接收管220，那么，反过来，在检测中检测到红外信号时，就可以认为水流通道300中不存在液体。当水流通道300内存在液体时，红外线发射管210发射出的红外光线在穿过管道内的液体时，会发生折射，此时红外线接收管220就无法接收到红外线接收管220的信号，那么，反过来，在检测中检测不到红外信号，就可以认为水流通道300中存在液体。

工作时，由控制电路230控制红外线发射管210发射出红外光，并接收红外线接收管220输出的检测信号，在接收到红外线接收管220输出的检测信号时，则确定水流通道300内无液体，在未接收到红外线接收管220输出的检测信号时，则确定水流通道300内存在液体，如此便实现了对管道内液体有无的检测。

本实用新型通过设置壳体，在壳体内设置检测组件，检测组件包括控制电路、红外线发射管及红外线接收管，红外线发射管和红外线接收管沿一直线正对设置，并与控制电路连接；工作时，控制电路230控制红外线发射管210发射出红外光，并接收红外线接收管220输出的检测信号，以及根据所述红外线接收管220输出的检测信号确定所述水流通道300有无液体或者液位的高度。具体地，在接收到所述红外线接收管220输出的检测信号时，则确定所述水流通道300内无液体，在未接收到所述红外线接收管220输出的检测信号时，则确定所述水流通道300内存在或者流过液体，如此便实现了对管道内液体有无的检测。相比于背景技术中提到的采用棱镜折射的现有技术，此种结构设计，不需要棱镜去折射，避免了对射式光电传感器由棱镜面结构受到的反光影响导致检测结果不准确的问题。

参照图2，在一实施例中，所述检测组件还包括电路板240，所述电路板240的一侧设置有两个相对的安装板250，所述控制电路230设于所述电路板240上，所述红外线发射管210和红外线接收管220一一对应设于两个所述安装板250上。

可以理解的是，红外发射管210与红外接收管220沿一直线正对设置，控制电路230控制红外发射管210和红外接收管220，红外发射管210和红外接收管220设置于壳体100。

在本实施例中，控制电路230设置于电路板240上，电路板240为绝缘板，对控制电路230中各电子元器件实现了绝缘保护，提高了控制电路230的质量，电路板240固定了控制电路230中各电子器件的连接关系和位置，有利于对控制电路的焊接和检测，安装板250固定了红外发射管210和红外接收管220的位置，确保红外发射管210和红外接收管220处于一直线上，以保障检测的可靠性。

参照图3，在一实施例中，所述控制电路包括控制器10、红外驱动电路20和红外接收电路30，所述控制器10与所述红外驱动电路20和红外接收电路30分别连接，所述红外驱动电路20与所述红外线发射管210连接，所述红外接收电路30与所述红外线接收管220连接。

可以理解的是，控制电路用于控制所述红外线发射管210发射红外光，并接收所述红外线接收管220输出的检测信号，由所述红外线接收管220输出的检测信号检测管道内液体是否存在。

在本实施例中，控制电路包括控制器10、红外驱动电路20和红外接收电路30，红外驱动电路20向红外线发射管210输入电信号，驱动红外线发射管将红外线信号转化为电信号，发射红外光至红外线接收管220，若红外线接收管220接收到红外光，红外接收电路30驱动红外线接收管220将红外光信号转化为检测信号，输出至控制器10，控制器10在接收到红外接收电路30的检测信号时有输出脉冲，表明检测到红外线接收管接收到红外光。

参照图1，在一实施例中，所述壳体具有容置腔，所述检测组件设于所述容置腔内，所述水流通道部分侧壁位于所述容置腔内，所述透明部设于所述水流通道处于所述容置腔内的侧壁上。

可以理解的是，壳体100可以保护各检测组件不收到外力干扰，壳体100具有容置腔，各检测组件设于收容腔内，红外线发射管210及红外线接收管220设于容置腔内，红外光线发射在收容腔内完成，水流通道300部分侧壁位于容置腔内，与红外线发射管210和红外线接收管220沿一直线设置，以供对射式光电传感器检测。

在本实施例中，为确保在水流通道300无液体通过时，红外线发射管210发射红外光沿直线传播，位于容置腔的侧壁上的水流通道部分需设为透明状，该部分采用折射率较低的材质，无需通过棱镜面进行红外光的光路的传导，解决产品受到产品面的反光影响；同时水流通道300只需部分设置于壳体100的容置腔内，水流通道300可以是部分或者是全部设置于壳体100的容置腔内，可以根据实际需要进行设置。

参照图4，在一实施例中，所述控制器U1包括控制芯片U1及第一电阻R1，所述控制芯片U1具有：

控制脉冲脚，所述控制芯片U1的控制脉冲脚与所述红外驱动电路20的受控端连接，控制所述红外驱动电路20发射红外光；

受控脚，所述控制芯片U1的受控脚与所述红外接收电路30的输出端连接，接收所述红外接收电路30输出的电信号；

输出脚，所述控制芯片U1的输出脚与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端为所述控制芯片U1的输出端，当所述控制芯片U1的受控脚接收到电信号时，所述控制芯片U1的输出端输出脉冲；

电源电压脚，所述控制芯片U1的电源电压脚与所述控制芯片U1的供电电源端连接，为所述控制芯片U1供电。

可以理解的是，控制器10通过输出脉冲控制红外驱动电路20，控制器10接收红外接收电路30的输出检测信号，控制器10在接收到红外接收电路30的输出检测信号，有脉冲输出。

在本实施例中，控制芯片U1的输出脉冲脚用于输出控制脉冲至红外线驱动电路20的受控端，控制红外线发射管210发射红外光，控制芯片U1的受控脚与所述红外接收电路30的输出端连接，在接收红外线接收电路30的输出的检测信号时，控制芯片U1的输出脚输出脉冲，第一电阻R1为控制芯片U1输出端的保护电阻，控制芯片U1的电源电压脚与供电电压连接，为控制芯片U1供电。

参照图4，在一实施例中，所述控制器还包括稳压单元；

所述稳压单元包括第一电容C1及第二电容C2，所述第一电容C1的第一端为所述稳压单元的输入端，并与所述第二电容C2的第一端及所述控制芯片U1的电源电压脚互连，所述第一电容C1的第二端为所述稳压单元的输出端，并与所述第二电容C2的第二端及所述控制芯片的供电电源端互连。

在本实施例中，第一电容C1和第二电容C2为控制芯片U1供电电压源的滤波电容，用于滤除噪声干扰，稳定输出电源，第一电容C1和第二电容C2中一个为大电容，另一个为小电容，其中大电容去除电源端高频段的信号干扰，小电容去除电源端低频段的信号干扰。

参照图5，在一实施例中，所述红外驱动电路包括第二电阻R2、第三电阻R3及第一三极管Q1，所述第二电阻R2的第一端为所述红外驱动电路20的输入端，所述第二电阻R2的第二端与所述第一三极管Q1的基极及所述第三电阻R3的第一端互连，所述第三电阻R3的第二端与所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第一三极管Q1的集电极与第四电阻R4的第一端连接，所述第四电阻R4的第二端与所述红外线发射管210的阴极连接，所述红外线发射管210的阳极与所述红外驱动电路20的电源端连接。

在本实施例中，红外线发射管210实现光电转化，在红外线发射管210处于导通状态时，红外线发射管210将电信号转化为红外光信号，红外线发射管210的阳极为高电平，阴极的电平控制红外线发射管210的导通/截止状态；第四电阻R4为第一三极管Q1的偏置电阻，使第一三极管Q1的发射结正向偏置，第一三极管Q1作为开关元件，第一三极管Q1的导通/截止控制红外线发射管210发射/不发射红外光，第一三极管Q1的基极连接所述控制电路10输出的控制脉冲，在第一三极管Q1的基极为高电平时，第一三极管Q1导通，集电极为低电平，红外线发射管210导通，发射红外光，在第一三极管Q1的基极为低电平时，第一三极管Q1截止，集电极为高电平，红外线发射管210截止，不发射红外光。其中，第一三极管Q1作为电子开关器件，可以由MOS管、IGBT等开关实现。

参照图5，在一实施例中，所述红外驱动电路还包括稳压电容NC；

所述稳压电容NC的第一端与所述红外线发射管210的阳极连接，所述稳压电容NC的第二端接地。

在本实施例中，所述稳压电容NC用于滤除噪声干扰，稳定输出电源，避免红外驱动电路20的电源电压对红外线发射管210进行干扰，影响红外线发射管210发射红外光。

参照图6，在一实施例中，所述红外接收电路30包括第五电阻R5、第六电阻R6，所述第五电阻R5的第一端为所述红外接收电路30的输入端，所述第五电阻R5的第二端与所述第六电阻R6的第一端及红外线接收管220的阳极互连，所述第六电阻R6的第二端接地，所述红外线接收管220的阴极与所述红外接收电路30的电源端连接。

可以理解的是，红外线接收管220在截止状态下工作，将红外光信号转化为电信号。

在本实施例中，第六电阻R6为下拉电阻，第六电阻R6使红外线接收管220的阴极处于低电平，红外线接收管220处于截止状态，当红外线接收管220接收到红外光时，红外线接收管220将红外光信号转化为电信号输出，第五电阻R5为红外线接收管220输出端的保护电阻。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种对射式光电传感器，其特征在于，包括：

壳体；

检测组件，设于所述壳体内，所述检测组件包括控制电路、红外线发射管及红外线接收管，所述红外线发射管和红外线接收管沿一直线正对设置，所述红外线发射管和红外线接收管与所述控制电路连接；

所述壳体在所述红外线发射管和红外线接收管之间设置有水流通道；

所述水流通道至少对应所述红外线发射管和红外线接收管的位置设置成透明部，以供所述红外线发射管发射出的红外光线穿过所述透明部后准直射入所述红外线接收管；

所述控制电路，用于控制所述红外线发射管发射红外光，并接收所述红外线接收管输出的检测信号，以及根据所述红外线接收管输出的检测信号确定所述水流通道有无液体或者液位的高度。

2.如权利要求1所述对射式光电传感器，其特征在于，所述检测组件还包括电路板，所述电路板的一侧设置有两个相对的安装板，所述控制电路设于所述电路板上，所述红外线发射管和红外线接收管一一对应设于两个所述安装板上。

3.如权利要求1所述对射式光电传感器，其特征在于，所述控制电路包括控制器、红外驱动电路和红外接收电路，所述控制器与所述红外驱动电路和红外接收电路分别连接，所述红外驱动电路与所述红外线发射管连接，所述红外接收电路与所述红外线接收管连接。

4.如权利要求1所述对射式光电传感器，其特征在于，所述壳体具有容置腔，所述检测组件设于所述容置腔内，所述水流通道部分侧壁位于所述容置腔内，所述透明部设于所述水流通道处于所述容置腔内的侧壁上。

5.如权利要求3所述对射式光电传感器，其特征在于，所述控制器包括控制芯片及第一电阻，所述控制芯片具有：

控制脉冲脚，所述控制芯片的控制脉冲脚与所述红外驱动电路的受控端连接，控制所述红外驱动电路发射红外光；

受控脚，所述控制芯片的受控脚与所述红外接收电路的输出端连接，接收所述红外接收电路输出的电信号；

输出脚，所述控制芯片的输出脚与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端为所述控制芯片的输出端，当所述控制芯片的受控脚接收到电信号时，所述控制芯片的输出端输出脉冲；

电源电压脚，所述控制芯片的电源电压脚与所述控制芯片的供电电源端连接，为所述控制芯片供电。

6.如权利要求5所述对射式光电传感器，其特征在于，所述控制器还包括稳压单元；

所述稳压单元包括第一电容及第二电容，所述第一电容的第一端为所述稳压单元的输入端，并与所述第二电容的第一端及所述控制芯片的电源电压脚互连，所述第一电容的第二端为所述稳压单元的输出端，并与所述第二电容的第二端及所述控制芯片的供电电源端互连。

7.如权利要求6所述对射式光电传感器，其特征在于，所述红外驱动电路包括第二电阻、第三电阻及第一三极管，所述第二电阻的第一端为所述红外驱动电路的输入端，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的基极及所述第三电阻的第一端互连，所述第三电阻的第二端与所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述红外线发射管的阴极连接，所述红外线发射管的阳极与所述红外驱动电路的电源端连接。

8.如权利要求7所述对射式光电传感器，其特征在于，所述红外驱动电路还包括稳压电容；

所述稳压电容的第一端与所述红外线发射管的阳极连接，所述稳压电容的第二端接地。

9.如权利要求8所述对射式光电传感器，其特征在于，所述红外接收电路包括第五电阻、第六电阻，所述第五电阻的第一端为所述红外接收电路的输入端，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端及所述红外接收电路红外线接收管的阳极互连，所述第六电阻的第二端接地，所述红外线接收管的阴极与所述红外接收电路的电源端连接。

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