CN220754807U - 一种光幕 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光幕，涉及光电控制领域，通过设置第一控制电路、第一时钟电路、第二时钟电路、设备控制电路、N个发光模块和N个受光模块，第一控制电路与N个发光模块串联，两个时钟电路分别与这些发光模块以及受光模块连接，且两个时钟电路输出的时钟信号一致，设备控制电路的接收端分别与N个受光模块的输出端连接，设备控制电路的控制端与机械设备的使能端连接，设备控制电路在自身接收到的受光信号的数量不等于N时控制机械设备停机。通过两个时钟电路分别控制N个发光模块和受光模块的方式，由于两个时钟电路的时钟信号一致，可以让发光模块和受光模块同步工作，避免设备控制电路的误判，从而提高检测是否有物体穿过的准确性。

Description

一种光幕

技术领域

本实用新型涉及光电控制领域，特别是涉及一种光幕。

背景技术

光幕是一种基于光电感应原理实现对工作人员安全保护的装置，通常设置在对工作人员具有潜在危害的机械设备旁边；光幕由相互平行的发光模块阵列和受光模块阵列构成，阵列中的发光模块持续向受光模块持续发射光束，当有物体穿过光幕时，例如工作人员的手部穿过光幕时，光束被物体遮挡而使得受光模块无法接收到光束，此时，光幕发出停机信号使设备停机，避免设备给工作人员造成伤害。

对此，如何设计一种准确检测物体穿过的光幕，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光幕，可以让发光模块和受光模块同步工作，避免设备控制电路的误判，从而提高检测是否有物体穿过的准确性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种光幕，包括：

第一控制电路、第一时钟电路、第二时钟电路、设备控制电路、N个发光模块和N个受光模块，N为不小于2的整数；

所述第一控制电路与N个所述发光模块串联，所述第一控制电路用于控制N个所述发光模块发射光束；

所述第一时钟电路的时钟输出端分别与所述N个所述发光模块的时钟输入端连接；所述第二时钟电路的时钟输出端分别与所述N个所述受光模块的时钟输入端连接；其中，所述第一时钟电路和所述第二时钟电路输出的时钟信号一致；

N个所述发光模块与N个所述受光模块一一对应，所述受光模块用于在接收到自身对应的所述发光模块发射的光束时输出受光信号；

所述设备控制电路的接收端分别与N个所述受光模块的输出端连接；所述设备控制电路的控制端与机械设备的使能端连接；所述设备控制电路用于在自身接收到的所述受光信号的数量不等于N时控制所述机械设备停机。

一方面，所述发光模块包括：

第一D触发器、第二D触发器、第一反相器和发光器；

所述第一D触发器的CLK端分别与所述第一反相器的输入端以及所述第一时钟电路的时钟输出端连接，所述第一D触发器的Q’端与所述第二D触发器的CLR端连接；当所述发光模块为第i个发光模块时，所述第一D触发器的D端与第i-1个所述发光模块中的第一D触发器的Q端连接，i为大于1且不大于N的整数；当所述发光模块为第1个发光模块时，所述第一D触发器的D端与所述第一控制电路的控制端连接；

所述第二D触发器的D端与所述第一D触发器的Q端连接，所述第二D触发器的CLK端与所述第一反相器的输出端连接，所述第二D触发器的Q端与所述发光器的控制端连接；所述发光器用于发射光束。

一方面，所述发光器包括：

发光二极管和第一二极管驱动电路；

所述第二D触发器的Q端与所述第一二极管驱动电路的控制端连接；

所述第一二极管驱动电路的输出正端与所述发光二极管的正极连接，所述第一二极管驱动电路的输出负端与所述发光二极管的负极连接，所述第一二极管驱动电路用于驱动所述发光二极管。

一方面，所述第一反相器为施密特逆变器。

一方面，还包括提示模块；

所述提示模块与所述设备控制电路连接，所述提示模块用于在所述机械设备停机时发出提示。

一方面，所述第一时钟电路与所述N个所述发光模块串联；

所述第二时钟电路的时钟输出端与所述N个所述受光模块串联。

一方面，所述受光模块包括：

受光器、开关模块和开关控制模块；

所述开关控制模块的时钟输入端与所述第二时钟电路的时钟输出端连接，所述开关控制模块的控制端与所述开关模块的控制端连接；

所述开关模块的一端与所述受光器的输出端连接，所述开关模块的另一端作为所述受光模块的输出端；

所述受光器用于在接收到自身对应的所述发光模块发射的光束时输出所述受光信号。

一方面，还包括第二控制电路；

所述第二控制电路与N个所述开关控制模块串联，所述第二控制电路用于控制N个所述开关控制模块。

一方面，所述开关控制模块包括：

第三D触发器、第四D触发器和第二反相器；

所述第三D触发器的CLK端分别与所述第二反相器的输入端以及所述第二时钟电路的时钟输出端连接，所述第三D触发器的Q’端与所述第四D触发器的CLR端连接；当所述开关控制模块为第j个开关控制模块时，所述第三D触发器的D端与第j-1个所述开关控制模块中的第三D触发器的Q端连接，j为大于1且不大于N的整数；当所述开关控制模块为第1个开关控制模块时，所述第三D触发器的D端与所述第二控制电路的控制端连接；

所述第四D触发器的D端与所述第三D触发器的Q端连接，所述第四D触发器的CLK端与所述第二反相器的输出端连接，所述第四D触发器的Q端与所述开关模块的控制端连接。

一方面，所述开关模块为mos管；

所述mos管的栅极与所述开关控制模块的控制端连接，所述mos管的漏极与所述受光器的输出端连接，所述mos管的源极作为所述受光模块的输出端。

本申请的有益效果在于，提供了一种光幕，涉及光电控制领域，通过设置第一控制电路、第一时钟电路、第二时钟电路、设备控制电路、N个发光模块和N个受光模块，第一控制电路与N个发光模块串联，两个时钟电路分别与这些发光模块以及受光模块连接，且两个时钟电路输出的时钟信号一致，设备控制电路的接收端分别与N个受光模块的输出端连接，设备控制电路的控制端与机械设备的使能端连接，设备控制电路在自身接收到的受光信号的数量不等于N时控制机械设备停机。通过两个时钟电路分别控制N个发光模块和受光模块的方式，由于两个时钟电路的时钟信号一致，可以让发光模块和受光模块同步工作，避免设备控制电路的误判，从而提高检测是否有物体穿过的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种光幕的结构示意图；

图2为本申请提供的一种发光模块的工作电平示意图；

图3为本申请提供的一种受光模块的工作电平示意图；

图4为本申请提供的一种发光模块的结构示意图；

图5为本申请提供的一种受光模块的结构示意图；

图6为本申请提供的一种D触发器的真值表；

图7为本申请提供的另一种光幕的结构示意图；

图8为本申请提供的一种N个发光模块的工作电平示意图；

图9为本申请提供的一种N个受光模块的工作电平示意图；

图10为本申请提供的一种时钟端串联的光幕的结构示意图；

图11为本申请提供的另一种发光模块的结构示意图；

图12为本申请提供的另一种受光模块的结构示意图；

图13为本申请提供的一种N个发光模块的工作电平示意图；

图14为本申请提供的另一种N个受光模块的工作电平示意图；

图15为本申请提供的一种基于施密特逆变器的发光模块的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种光幕，可以让发光模块和受光模块同步工作，避免设备控制电路的误判，从而提高检测是否有物体穿过的准确性。

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。

光幕是一种基于光电感应原理实现对工作人员安全保护的装置，通常设置在某些对工作人员具有潜在危害的设备旁边，例如设置在某种设备的进料口处，当有物体穿过光幕即将进入进料口时(如工作人员的手部)，光幕及时控制该设备停机，避免该物体进入进料口而对工作人员本身以及设备造成伤害。由此可见，光幕的高检测精度以及低检测延迟对于人员安全和设备安全而言十分重要，要求光幕能够及时并准确地检测到是否有物体穿过光幕自身。

为了解决上述技术问题，请参照图1，图1为本申请提供的一种光幕的结构示意图，包括：

第一控制电路3、第一时钟电路4、第二时钟电路6、设备控制电路5、N个发光模块1和N个受光模块2，N为不小于2的整数；

第一控制电路3与N个发光模块1串联，第一控制电路3用于控制N个发光模块1发射光束；

第一时钟电路4的时钟输出端分别与N个发光模块1的时钟输入端连接；第二时钟电路6的时钟输出端分别与N个受光模块2的时钟输入端连接；其中，第一时钟电路4和第二时钟电路6输出的时钟信号一致；

N个发光模块1与N个受光模块2一一对应，受光模块2用于在接收到自身对应的发光模块1发射的光束时输出受光信号；

设备控制电路5的接收端分别与N个受光模块2的输出端连接；设备控制电路5的控制端与机械设备的使能端连接；设备控制电路5用于在自身接收到的受光信号的数量不等于N时控制机械设备停机。

第一控制电路3是用于负责控制发光模块1发射光束的电路，第一控制电路3仅和N个发光模块1中的1个连接，剩下的N-1个依次串联，第一控制电路3将控制发光模块1发射光束的信号发送给第一个发光模块1，第一个发光模块1在发射光束的同时，将该信号传递给第二个发光模块1，第二个发光模块1接收到该信号后同样发射光束并将该信号传递给第三个发光模块1，以此类推，直到最后一个发光模块1接收到该信号后发射光束。通过串联控制各个发光模块1的方式，不需要第一控制电路3分别连接每一个发光模块1，减少了光幕中的布线长度，可以有效地减小光幕的经济成本和体积。

在一些实施例中，第一时钟电路4与N个发光模块1串联；

第二时钟电路6的时钟输出端与N个受光模块2串联。

同理，请参照图10、图11和图12，图10为本申请提供的一种时钟端串联的光幕的结构示意图，图11为本申请提供的另一种发光模块的结构示意图，图12为本申请提供的另一种受光模块的结构示意图。若发光模块1和受光模块2的内部电路结构的条件允许，那么第一时钟电路4和各个发光模块1可以串联，第二时钟电路6和各个受光模块2可以串联，设备控制电路5与各个受光模块2也可以串联。以第一时钟电路4为例，可以在各个发光模块1内部的时钟端并一条线出来连接到下一个发光模块1的时钟端，从而减少时钟信号线的布线成本和体积。

对于第一时钟电路4和第二时钟电路6，第一时钟电路4分别和每个发光模块1连接，第二时钟电路6分别和每个受光模块2连接，用于给模块提供触发电平。具体的，考虑到在某些特殊的工作环境中，受光模块2可能会接收到来自其他目标发射的光束，导致当发光模块1没有发出光束时，受光模块2仍能够接收到光束，导致设备控制电路5的误判。因此，第一时钟电路4和第二时钟电路6输出的时钟信号为同一个信号，使得每个发光模块1在发出光束的同时，其对应的受光模块2能够同步开始接受光束，从而避免在发光模块1未发光的期间产生误判。

对于设备控制电路5，用于控制与光幕连接的设备的停机与否，设备控制电路5采集每一个受光模块2的输出信号，并判断采集到的输出信号的数量是否等于受光模块2的总数量，等于则说明每个受光模块2都正常接收到了发光模块1发射的光束，小于则说明存在至少一个受光模块2没有接收到光束或者受光模块2损坏，在小于的情况下，为了保证人员安全和设备安全，设备控制电路5会控制与光幕连接的设备停机。同时，由于第一时钟电路4和第二时钟电路6输出为同一时钟信号，只要在时钟信号为高电平时检测到输出信号的数量少于受光模块2的总数量，就可以立刻控制设备停机，不需要再做其他判断或计算，可以有效地缩短延迟。

根据上述的发光模块1和受光模块2的连接关系可知，多个发光模块1和多个受光模块2分别组成了一个长条形的发光阵列和受光阵列，在实际应用中，可以将发光阵列和受光阵列面对面设置在某个设备的危险区的两侧。例如，请参照图7，图7为本申请提供的另一种光幕的结构示意图，上述提到的设备的进料口为危险区时，将发光阵列和受光阵列分别平行且朝向相对的设置在进料口的两边，令发光模块1发射的光束经过进料口的上方到达相应的受光模块2处，那么让有物体即将进入进料口时，至少有一个发光模块1发射的光束被遮挡，那么设备控制电路5采集到的输出信号的数量必然小于受光模块2的总数量，进而控制设备停机。

综上，通过设置第一控制电路3、第一时钟电路4、第二时钟电路6、设备控制电路5、N个发光模块1和N个受光模块2，第一控制电路3与N个发光模块1串联并用于控制N个发光模块1发射光束，两个时钟电路分别与N个发光模块1以及N个受光模块2的时钟输入端连接，并且两个时钟电路输出的时钟信号一致，设备控制电路5的接收端分别与N个受光模块2的输出端连接，设备控制电路5的控制端与机械设备的使能端连接，设备控制电路5在自身接收到的受光信号的数量不等于N时控制机械设备停机。通过第一时钟电路4和第二时钟电路6分别控制N个发光模块1和受光模块2的方式，由于两个时钟电路的时钟信号一致，可以让发光模块1和受光模块2同步工作，避免设备控制电路5的误判，从而提高检测是否有物体穿过的准确性。

在上述实施例的基础上：

在一些实施例中，发光模块1包括：

第一D触发器11、第二D触发器12、第一反相器13和发光器14；

第一D触发器11的CLK端分别与第一反相器13的输入端以及第一时钟电路4的时钟输出端连接，第一D触发器11的Q’端与第二D触发器12的CLR端连接；当发光模块1为第i个发光模块1时，第一D触发器11的D端与第i-1个发光模块1中的第一D触发器11的Q端连接，i为大于1且不大于N的整数；当发光模块1为第1个发光模块1时，第一D触发器11的D端与第一控制电路3的控制端连接；

第二D触发器12的D端与第一D触发器11的Q端连接，第二D触发器12的CLK端与第一反相器13的输出端连接，第二D触发器12的Q端与发光器14的控制端连接；发光器14用于发射光束。

由于光幕的经济成本会随着光幕的体积的增大而增大，而且，为了检测尽可能小尺寸的物体，要求光幕中的发光模块1和受光模块2的体积尽可能小，以便在使光幕的光束密度更大以检测小尺寸物体。

在目前的光幕中，通常结构包括一个D触发器、一个与门结构、一个非门结构和一个发光器14，D触发器的D端连接第一控制电路3的控制端，时钟输入分别连接D触发器的CLK端以及非门结构的输入端，D触发器的Q端连接与门结构的一个输入端，非门的输出端连接与门结构的另一个输入端，与门输出连接发光器14，D触发器的另外三端接地。

其大概工作原理为：当控制电路输入给发光模块1的控制信号为高电平时，时钟信号下降沿时(经过非门结构变为上升沿)，发光模块1开始发射光束，直到时钟信号的上升沿到来时停止发射光束(也就是经过非门结构后的下降沿)。如果将现有技术的这种发光模块1也和控制电路串联起来，也就是D触发器的Q端连接下一个D触发器的D端，这样虽然也可以减少布线体积和经济成本，但是因为现有技术使用了与门结构，为了在发光模块1中同时搭载和兼容D触发器和与门结构，需要在发光模块1内搭载两个合适的IC(IntegratedCircuit，集成电路)芯片用于分别搭载D触发器和与门结构，由于IC芯片的外围电路的面积较大，而且每个IC芯片周围还需要保证有一定面积的空旷电路区域，因此现有技术难以实现发光模块1的小型化，设置两个处理器所需要的经济成本也较高。

为了解决这一问题，在本申请中，请参照图4，图4为本申请提供的一种发光模块的结构示意图，将与门结构替换为另一个D触发器，第一D触发器11的Q端连接第二D触发器12的D端，第一触发器的Q’端连接第二D触发器12的CLR端，非门输出连接第二D触发器12的CLK端，第二D触发器12的Q端连接发光器14。通过将与门替换成另一个D触发器，那么只需要在发光模块1中搭载一个IC芯片用于搭载这两个D触发器即可，不需要再额外设置第二个IC芯片，从而可以显著地减小所需要的电路面积，从而减少发光模块1的整体体积和面积，降低发光模块1的成本。

请参照图6，图6为本申请提供的一种D触发器的真值表，根据真值表可知，当S(SEL)和C(CLR)端均为低电平，且时钟CL(CLK)端为上升沿时，D触发器的Q输出与D输入为相同值，为Q输出的相反值。

请参照图2，图2为本申请提供的一种发光模块的工作电平示意图，当第一控制电路(或者上一个发光模块的第一D触发器的Q输出)生成的控制信号SEL_IN为高电平时，当时钟信号CP上升沿时第二D触发器12的时钟端CL为下降沿，因此此时发光器14不会发光；当时钟信号CP下降沿时，第二D触发器12的时钟端CL为上升沿，此时反转信号LE_SIG至高电平来控制发光器14发射光束，当时钟信号CP的下一个上升沿到来时翻转信号LE_SIG至低电平来停止发光器14发射光束。

进一步的，请参照图7和图8，图7为本申请提供的另一种光幕的结构示意图，图8为本申请提供的一种N个发光模块的工作电平示意图，CP为时钟信号，SEL_TST为第一控制电路3发给第一个发光模块1的控制信号(也即发光模块1的SEL_IN)，SEL_T1为第一个发光模块1发送给第二个发光模块1的控制信号，SEL_TN为第N个发光模块1发送给第N+1个发光模块1的控制信号，若N为最后一个发光模块1，则其可以不发送控制信号，或者将控制信号返回给第一控制电路3，以便第一控制电路3判断每个发光模块1接收到的控制信号是否均正常。LE_TN为第N个发光模块1中的发光器14的控制信号，也即上述的信号LE_SIG，当第N个发光模块1的信号LE_TN为高电平时，其中的发光器14将发射光束。

另外，由于D触发器的D端与Q端状态始终相同，当发光模块1串联时，每个发光模块1中的D触发器的D端都能接收到相同的控制信号，保证了各个发光模块1的一致性；下一个D触发器的D端会在上一个D触发器接收到控制信号的下一个时钟上升沿时接收到控制信号，也就是相邻的两个D触发器接收到控制信号的延迟只有半个时钟周期，有效提高了各个D触发器之间的同步性。

在一些实施例中，发光器14包括：

发光二极管和第一二极管驱动电路；

第二D触发器12的Q端与第一二极管驱动电路的控制端连接；

第一二极管驱动电路的输出正端与发光二极管的正极连接，第一二极管驱动电路的输出负端与发光二极管的负极连接，第一二极管驱动电路用于驱动发光二极管。

为了简单地实现发光模块1的功能，本申请中，请参照图4，图4为本申请提供的一种发光模块的结构示意图，由发光二极管负责发光，二极管驱动电路只需要能够根据控制信号控制二极管发光即可。具体的，二极管驱动电路内部可以是一个开关和一个电源，开关的控制端连接第二D触发器12的Q端，开关的一端连接电源输出，另一端连接二极管的正极，然后电源的回路连接二极管的负极，形成简单地负载回路，在开关的控制端收到第二D触发器12的高电平信号时闭合，电源电压经过发光二极管使其发光，从而向受光模块2发射光束。基于此，可以简单地实现发光模块1的功能。

在一些实施例中，第一反相器13为施密特逆变器。

请参照图15，图15为本申请提供的一种基于施密特逆变器的发光模块的结构示意图，施密特逆变器的输入阻抗较小，可以减少时钟信号传播过程中的信号损失；并且可以避免时钟信号因为干扰产生的某种波动而导致输入到第二D触发器12中的电平不稳定，还可以根据实际时钟信号的电压特性来调节正向和反向导通的阈值电压，提高第一反相器13的灵活性和适应性。由此可见，施密特逆变器可以很好地作为第一反相器13使用。

在一些实施例中，还包括提示模块；

提示模块与设备控制电路5连接，提示模块用于在机械设备停机时发出提示。

为了及时提示工作人员，本申请中，在因为有物体穿过光幕，使得设备控制电路5控制机械设备停机的同时，设备控制电路5还会通过提示模块对外发出提示，提示模块可以是听觉提示模块(如扬声器或蜂鸣器)或者视觉提示模块(如led或者显示屏)等，以便及时提示工作人员当前存在危险，并提示机械设备已停机。

在一些实施例中，受光模块2包括：

受光器23、开关模块22和开关控制模块21；

开关控制模块21的时钟输入端与第二时钟电路6的时钟输出端连接，开关控制模块21的控制端与开关模块22的控制端连接；

开关模块22的一端与受光器23的输出端连接，开关模块22的另一端作为受光模块2的输出端；

受光器23用于在接收到自身对应的发光模块1发射的光束时输出受光信号。

为了进一步保证光幕检测的准确性，本申请中，请参照图2，图5为本申请提供的一种受光模块的结构示意图。在受光模块2中还设置有开关模块22和开关控制模块21，开关模块22设置在受光器23与设备控制电路5之间，用于控制受光器23输出的受光信号是否能够发送给设备控制电路5，而开关控制模块21用于控制开关模块22的通断。考虑到实际应用中可能会存在某些意外情况导致受光器23在意外生成受光信号，导致设备控制电路5的误判，所以将开关控制模块21的控制周期设置与时钟周期一致，当发光模块1以及受光模块2因为时钟信号上升沿而开始工作时，开关控制模块21同步控制开关模块22导通，使受光模块2输出的受光信号可以正常发送给设备控制电路5；当发光模块1以及受光模块2因时钟信号下降沿到来而停止工作时，开关控制模块21同步控制开关模块22截止，避免受光模块2意外输出的受光信号发送给设备控制电路5而引起误判。

请参照图7和图9，图7为本申请提供的另一种光幕的结构示意图，图9为本申请提供的一种N个受光模块的工作电平示意图，CP为时钟信号，SEL_RST为第二控制电路6发给第一个光模块1的控制信号，SEL_R1为第一个开关控制模块21发送给第二个开关控制模块21的控制信号(也即受光模块2的SEL_IN)，SEL_RN为第N个开关控制模块21发送给第N+1个开关控制模块21的控制信号，若N为最后一个开关控制模块21，则其可以不发送控制信号，或者将控制信号返回给第二控制电路6，以便第二控制电路6判断每个开关控制模块21接收到的控制信号是否均正常。SW_RN为第N个开关模块21的导通电平，也就是第N个开关控制模块的控制信号，当第N个开关控制模块21的信号SW_RN为高电平时，对应的开关模块21将导通，此时受光器23输出的受光信号可通过开关模块22输出给设备控制电路5。

此外，结合其他实施例，受光器23可以是光电二极管及其驱动电路，也可以是其他可以感光的电子元件加上对应的驱动电路，本申请对此不做限定。

在一些实施例中，还包括第二控制电路；

第二控制电路与N个开关控制模块21串联，第二控制电路用于控制N个开关控制模块21。

为了保证各个开关控制模块21的同步性，本申请中，结合上述实施例中的串联描述，可以通过设置第二控制电路专门用于控制开关控制模块21，第二控制电路只和其中一个开关控制模块21的控制端连接，只将控制信号发送给该开关控制模块21，开关控制模块21在接收到控制信号后，在执行控制任务的同时会输出与第二控制电路输出的控制信号完全一致的另一个控制信号给下一个开关控制模块21，下一个开关控制模块21接收到控制信号后同样会执行控制任务并将控制信号发送给下一个开关控制模块21，依次类推直到最后一个开关控制模块21。通过串联控制各个开关控制模块21的方式，不需要第二控制电路分别连接每一个开关控制模块21，不仅减少了光幕中的布线长度，可以有效地减小光幕的经济成本和体积，还保证了各个开关控制模块21的同步性，避免某个开关模块22存在控制延迟的情况。

在一些实施例中，开关控制模块21包括：

第三D触发器211、第四D触发器212和第二反相器213；

第三D触发器211的CLK端分别与第二反相器213的输入端以及第二时钟电路6的时钟输出端连接，第三D触发器211的Q’端与第四D触发器212的CLR端连接；当开关控制模块21为第j个开关控制模块21时，第三D触发器211的D端与第j-1个开关控制模块21中的第三D触发器211的Q端连接，j为大于1且不大于N的整数；当开关控制模块21为第1个开关控制模块21时，第三D触发器211的D端与第二控制电路的控制端连接；

第四D触发器212的D端与第三D触发器211的Q端连接，第四D触发器212的CLK端与第二反相器213的输出端连接，第四D触发器212的Q端与开关模块22的控制端连接。

在现有技术中，开关控制模块21的结构与上述实施例中的发光模块1的结构基本一致，同样是由一个D触发器、一个与门结构和一个非门结构组成。非门结构的输入端与第二时钟电路6连接，D触发器的D端作为开关控制模块21的输入端，与上一个开关控制模块21中的D触发器的Q端连接或者与第二控制电路的控制端连接，D触发器的CLK端与第二时钟电路6连接，CLR、SET和Q’端均接地，D触发器的Q端还连接与门结构的一个输入端，与门结构的另一个输入端和非门结构的输出端连接，与门结构的输出作为开关模块22的控制信号。这种方式同样因为开关控制模块21中同时包含D触发器和与门结构两种电子元件，因此所需要的电路面积较大，不利于降低开关控制模块21以及受光模块2的体积以及经济成本。

因此，为了实现受光模块2整体的小型化，开关控制模块21由第二反相器213、第三D触发器211和第四D触发器212构成。第三D触发器211的Q端连接第四D触发器212的D端，第三触发器的Q’端连接第四D触发器212的CLR端，非门输出连接第四D触发器212的CLK端，第四D触发器212的Q端连接发光器14。通过将与门替换成另一个D触发器，那么只需要在发光模块1中搭载一个IC芯片用于搭载这两个D触发器即可，不需要再额外设置IC芯片，从而可以显著地减小所需要的电路面积，从而减少发光模块1的整体体积和面积，降低发光模块1的成本。

另外，由于D触发器的D端与Q端状态始终相同，当开关控制模块21串联时，每个开关控制模块21中的D触发器的D端都能接收到相同的控制信号，保证了各个开关控制模块21的同步性；下一个D触发器的D端会在上一个D触发器接收到控制信号的下一个时钟上升沿时接收到控制信号，也就是相邻的两个D触发器接收到控制信号的延迟只有半个时钟周期，有效提高了各个D触发器之间的同步性。

结合其他实施例，请参照图13和图14，图13为本申请提供的一种N个发光模块的工作电平示意图，图14为本申请提供的另一种N个受光模块的工作电平示意图。当各个发光模块1的时钟输入与时钟输出串联，以及各个受光模块2中的开关控制模块21的时钟输入与时钟输出串联时，对于相邻的两个发光模块1或者相邻的两个受光模块2而言，两者的电平信号完全相反，那么当前一个发光模块1或受光模块2的时钟信号反转到低电平时，下一个发光模块1或受光模块2的时钟信号同时反转到高电平；此时，下一个发光模块1或受光模块2的控制信号(SEL_TN或SW_RN)同时反转到高电平，那么下一个发光模块1中的发光器14以及受光模块2中的开关模块22会同时发射光束以及导通，也就是说，下一个发光模块不需要等到时钟电路发出的时钟信号CP到下一个上升沿时才触发，而只需要经过半个时钟周期即可触发，能够显著地提高了光幕的检测效率和缩短检测延迟。

在一些实施例中，开关模块22为mos管；

mos管的栅极与开关控制模块21的控制端连接，mos管的漏极与受光器23的输出端连接，mos管的源极作为受光模块2的输出端。

mos(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET，金属-氧化物半导体场效应晶体管)管的输入阻抗高，且驱动功率小，只需要很小的电压就可以控制mos管的导通和截止，可以有效降低光幕的电路整体功耗。其次，开关模块22的开关速度快，只靠多子导电，不存在少子存储效应，可以非常快速地响应开关控制模块21的控制。由此可见，mos管可以较好地作为开关模块22使用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光幕，其特征在于，包括：

第一控制电路、第一时钟电路、第二时钟电路、设备控制电路、N个发光模块和N个受光模块，N为不小于2的整数；

所述第一控制电路与N个所述发光模块串联，所述第一控制电路用于控制N个所述发光模块发射光束；

所述第一时钟电路的时钟输出端分别与所述N个所述发光模块的时钟输入端连接；所述第二时钟电路的时钟输出端分别与所述N个所述受光模块的时钟输入端连接；其中，所述第一时钟电路和所述第二时钟电路输出的时钟信号一致；

N个所述发光模块与N个所述受光模块一一对应，所述受光模块用于在接收到自身对应的所述发光模块发射的光束时输出受光信号；

所述设备控制电路的接收端分别与N个所述受光模块的输出端连接；所述设备控制电路的控制端与机械设备的使能端连接；所述设备控制电路用于在自身接收到的所述受光信号的数量不等于N时控制所述机械设备停机。

2.如权利要求1所述的光幕，其特征在于，所述发光模块包括：

第一D触发器、第二D触发器、第一反相器和发光器；

所述第一D触发器的CLK端分别与所述第一反相器的输入端以及所述第一时钟电路的时钟输出端连接，所述第一D触发器的Q’端与所述第二D触发器的CLR端连接；当所述发光模块为第i个发光模块时，所述第一D触发器的D端与第i-1个所述发光模块中的第一D触发器的Q端连接，i为大于1且不大于N的整数；当所述发光模块为第1个发光模块时，所述第一D触发器的D端与所述第一控制电路的控制端连接；

所述第二D触发器的D端与所述第一D触发器的Q端连接，所述第二D触发器的CLK端与所述第一反相器的输出端连接，所述第二D触发器的Q端与所述发光器的控制端连接；所述发光器用于发射光束。

3.如权利要求2所述的光幕，其特征在于，所述发光器包括：

发光二极管和第一二极管驱动电路；

所述第二D触发器的Q端与所述第一二极管驱动电路的控制端连接；

所述第一二极管驱动电路的输出正端与所述发光二极管的正极连接，所述第一二极管驱动电路的输出负端与所述发光二极管的负极连接，所述第一二极管驱动电路用于驱动所述发光二极管。

4.如权利要求2所述的光幕，其特征在于，所述第一反相器为施密特逆变器。

5.如权利要求1所述的光幕，其特征在于，还包括提示模块；

所述提示模块与所述设备控制电路连接，所述提示模块用于在所述机械设备停机时发出提示。

6.如权利要求1所述的光幕，其特征在于，所述第一时钟电路与所述N个所述发光模块串联；

所述第二时钟电路的时钟输出端与所述N个所述受光模块串联。

7.如权利要求1至6任一项所述的光幕，其特征在于，所述受光模块包括：

受光器、开关模块和开关控制模块；

所述开关控制模块的时钟输入端与所述第二时钟电路的时钟输出端连接，所述开关控制模块的控制端与所述开关模块的控制端连接；

所述开关模块的一端与所述受光器的输出端连接，所述开关模块的另一端作为所述受光模块的输出端；

所述受光器用于在接收到自身对应的所述发光模块发射的光束时输出所述受光信号。

8.如权利要求7所述的光幕，其特征在于，还包括第二控制电路；

所述第二控制电路与N个所述开关控制模块串联，所述第二控制电路用于控制N个所述开关控制模块。

9.如权利要求8所述的光幕，其特征在于，所述开关控制模块包括：

第三D触发器、第四D触发器和第二反相器；

所述第三D触发器的CLK端分别与所述第二反相器的输入端以及所述第二时钟电路的时钟输出端连接，所述第三D触发器的Q’端与所述第四D触发器的CLR端连接；当所述开关控制模块为第j个开关控制模块时，所述第三D触发器的D端与第j-1个所述开关控制模块中的第三D触发器的Q端连接，j为大于1且不大于N的整数；当所述开关控制模块为第1个开关控制模块时，所述第三D触发器的D端与所述第二控制电路的控制端连接；

所述第四D触发器的D端与所述第三D触发器的Q端连接，所述第四D触发器的CLK端与所述第二反相器的输出端连接，所述第四D触发器的Q端与所述开关模块的控制端连接。

10.如权利要求7所述的光幕，其特征在于，所述开关模块为mos管；

所述mos管的栅极与所述开关控制模块的控制端连接，所述mos管的漏极与所述受光器的输出端连接，所述mos管的源极作为所述受光模块的输出端。