ES2291282T3 - Detector optico de emision regulada. - Google Patents
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Abstract
Detector óptico que comprende un sistema de emisión y de recepción apto para generar una corriente eléctrica de emisión pulsada y para emitir en consecuencia hacia un objeto un rayo óptico pulsado, y apto para tratar una señal de tensión recibida que es producida por el rayo óptico pulsado reenviado por el objeto y que está en función de la presencia y/o distancia del objeto, el sistema de emisión y de recepción comprendiendo medios de regulación de la corriente de emisión, que detectan el valor (V) de la señal de tensión recibida relativamente a un valor de tensión máxima (V máx) y un valor de tensión mínimo de regulación (V mín) predeterminados, esos valores definiendo un intervalo de regulación (Z1) así como una zona de alta tensión (Z2) y una zona de baja tensión (Z3), caracterizado por el hecho de que: - los medios de regulación son combinados de manera que, cuando la señal de tensión (V) está situada en el intervalo de regulación (Z1), la corriente de emisión es regulada por medios de control (18, 19) para llevar la señal de tensión a un valor de consigna (Vópt) y que, cuando la señal de tensión (V) está situada en la zona alta (Z2) o la zona baja (Z3), la corriente de emisión es multiplicada (dividida) por un factor predeterminado (k), para que la señal de tensión sea centrada rápidamente en el intervalo de regulación (Z1), y luego regulada por los medios de control (18, 19), - el factor predeterminado (k) siendo a lo máximo igual a la relación de los valores de tensión máxima y mínima V máx/V mín, o respectivamente mínima y máxima V mín/V máx.
Description
Detector óptico de emisión regulada.
La presente invención concierne a un detector
óptico que comprende un sistema de emisión y de recepción apto para
generar una corriente eléctrica de emisión pulsada y emitir por
consiguiente hacia un objeto un rayo óptico pulsado, y apto para
tratar, por medio de un circuito electrónico de recepción, una señal
de tensión recibida que es producida por el rayo óptico pulsado
reenviado por el objeto que es función de la presencia y/o
distancia del objeto.
Se sabe que los detectores ópticos,
específicamente las células ópticas de barrido de fondo, generan una
señal de tensión de recepción que puede variar muy ampliamente
según si el objeto detectado reenvía una fracción baja o importante
de la energía emitida. Por lo tanto conviene por ejemplo poder
aumentar la intensidad luminosa de emisión en presencia de un
objeto que reenvía un poco de luz. Por otra parte, en los circuitos
electrónicos de tales células ópticas, es importante evitar la
saturación de las cadenas de amplificación de las vías, esta
saturación perturbando la detección, y conviene a este efecto poder
reducir la intensidad luminosa de emisión.
Es conocido utilizar en el sistema de emisión y
de recepción de la célula óptica medios de regulación de la
corriente de emisión, esos medios de regulación haciendo variar el
nivel de la energía emitida por modificación de la frecuencia de
emisión de los impulsos de corriente. Pero puede ser requerido
conservar, para ciertos tipos de células, una frecuencia de emisión
sin cambios, y los medios de regulación en cuestión son entonces
inutilizables.
Es igualmente conocido del documento EP 0 926
512 un detector óptico cuyo nivel de emisión no es regulado sino
llevado de manera discreta a un nivel predeterminado.
El documento US 4,589,773 describe un detector
óptico de regulación permanente del nivel de emisión.
El documento EP 0 623 829 describe un
procedimiento para regular la corriente de emisión de un sensor
óptico comparando la señal recibida con un valor nominal
determinado.
La invención tiene como objeto regular
rápidamente la corriente de emisión de un detector óptico,
específicamente de una célula óptica de detección del objeto por
triangulación, particularmente por barrido de fondo, conservando
una frecuencia de emisión estable de los impulsos de corriente.
Ese objetivo es alcanzado por el detector óptico
tal como es definido en la reivindicación 1.
Según la invención, los medios de regulación de
la corriente de emisión detectan el valor de la señal de tensión
recibida relativamente a un valor de tensión máxima y a un valor de
tensión mínima de regulación predeterminados, esos valores
definiendo un intervalo de regulación así como, a un lado y al otro
de este intervalo una zona de alta tensión y una zona de baja
tensión; por otra parte, los medios de regulación son combinados de
forma que, cuando la señal de tensión recibida está situada en el
intervalo de regulación, la corriente de emisión es regulada por
medios de control de manera de conducir y mantener la señal de
tensión recibida en un valor de consigna, y que, cuando la señal de
tensión está situada en la zona de alta tensión o respectivamente la
zona de baja tensión, la corriente de emisión es multiplicada (o
dividida) por un factor predeterminado, de manera que la señal de
tensión sea centrada rápidamente en el intervalo de regulación, y
luego regulada por los medios de control.
La combinación así realizada de una corrección
rápida y de un control es particularmente eficaz. Una fuerte
excursión de la señal recibida implica en un primer tiempo una
disminución o aumento de la amplitud de la corriente de emisión,
por un factor notable, que conduce la señal de tensión recibida en
el intervalo de regulación, y luego en un segundo tiempo la
regulación final de la corriente de emisión conduce la señal de
tensión recibida al valor de consigna. Gracias a la primera fase de
centrado casi exponencial, la operación de regulación se efectúa
muy rápidamente, es decir se inscribe en algunos ciclos de emisión y
en todo caso en un número de ciclos de emisión más bajo que los
detectores conocidos.
El factor predeterminado es a lo máximo igual a
la relación de los valores de tensión máxima y mínima o
respectivamente mínima y máxima, por ejemplo del orden de 4 o
¼.
Los medios de control pueden ventajosamente
estar constituidos por un convertidor
numérico-analógico combinado o no a un
micro-controlador que calcula el nivel de corriente
de emisión. Este genera entonces impulsos de amplitud modulada
aplicados a un elemento integrador, de forma de crear una señal
analógica que determina una corriente de emisión que permite
alcanzar el valor de tensión de consigna deseado.
A continuación va a ser hecha la descripción de
un modo de realización no limitativo de la invención, con relación
a los dibujos anexos.
La figura 1 ilustra esquemáticamente un detector
óptico conforme a la invención.
La figura 2 es un diagrama que muestra la
evolución de la tensión de recepción del detector de la figura 1 en
el curso de las operaciones de regulación.
El detector óptico representado en la figura 1
es una célula de detección por triangulación que comprende un
sistema de emisión y de recepción 10 dotado de un circuito
electrónico 11 y de medios lógicos asociados, así como de un órgano
electro-óptico emisor 12 y un órgano electro-óptico receptor 13. El
órgano 12 emite un rayo pulsado y, en presencia de un objeto O, el
órgano 13 recibe un rayo correspondiente. La célula en cuestión es
del tipo de barrido de fondo y su circuito electrónico 11 comprende
por lo tanto una vía receptora lejana 14 y una vía receptora
cercana 15, pero la misma podría ser de un tipo diferente. Cada vía
receptora presenta medios de amplificación 16 cuya salida es
aplicada a un circuito de mando 17 de la corriente de emisión.
El circuito de mando 17 presenta un controlador
18, por ejemplo un micro-controlador, que, a partir
de señales recibidas, determina una señal de tensión V y, en
función del nivel de esa señal, manda de forma diferenciada la
corriente de emisión I (ver figura 2).
Se define para la señal de tensión un valor
máximo V_{máx} y un valor mínimo V_{min}, determinando entre
ellos un intervalo de regulación Z1, así como fuera de este
intervalo una zona de alta Z2 y una zona de baja Z3, que
corresponden respectivamente a una sobre-saturación
y a una sub-saturación de los medios de
amplificación.
Cuando la señal de tensión V es detectada por el
controlador fuera del intervalo Z1, es decir en la zona Z2 por
encima del valor máximo V_{máx} o en la zona Z3 por debajo del
valor mínimo V_{\text{mín}}, el controlador 18 divide o
multiplica por un factor fijo predeterminado k, por ejemplo del
orden de 4, la amplitud de la corriente de emisión. Esto tiene por
objeto centrar rápidamente la señal de tensión resultante para
conducirla a la zona de convergencia que constituye el intervalo de
regulación Z1 (V_{máx}, V_{\text{mín}}).
Cuando la señal de tensión V está situada en el
intervalo Z1, sea desde el primer disparo de impulso, sea durante
el disparo siguiendo la fase de centrado precedentemente descrita,
el controlador 18 lleva la corriente de emisión a un valor
I_{ópt} dando una señal de tensión V_{ópt}, esto mediante una
regulación obtenida por modulación de la amplitud de impulsos.
El controlador 18 puede ser del tipo de salida
analógica ordenando directamente el órgano de emisión 12. En una
versión menos onerosa, el controlador es de salida numérica y está
asociado a un convertidor numérico/analógico 19, que funciona por
elaboración de impulsos de amplitud modulada (PWM) e integración por
medio de un circuito RC. Se ha ilustrado en I en la figura 2 el
caso donde la señal de tensión inicial Va es superior a V_{máx} y
es conducida primero al valor Va_{1} comprendida en Z1 antes de
ser llevada al valor V_{ópt}; y en II el caso donde la señal de
tensión inicial Vb es inferior a V_{máx} y es conducida primero al
valor Vb_{1} comprendido en Z1 y luego al valor V_{ópt}.
En todos los casos, la señal de tensión es
inferior a un valor V1 definida por la cadena de amplificación 16.
A título de ejemplo, V1 puede ser igual a 5V, V_{máx} a 4,5V,
V_{ópt} a 4V y V_{\text{mín}} a 1V. El factor k para el cual
se multiplica o divide la corriente de emisión es por ejemplo del
orden de 4. La fase final de regulación tiene la ventaja de
efectuarse durante un solo ciclo de emisión; en la fase final, si se
le designa por \tau la relación cíclica de modulación de los
impulsos de mando al inicio de esta fase, el circuito 18 cambia esa
relación cíclica en \tau_{ópt} = \tau x V_{ópt}/V_{a1} (o
V_{ópt}/V_{b1}), de manera que la corriente de emisión es
modificada en proporción y que la señal de tensión V es conducida al
valor de consigna V_{ópt}.
Claims (3)
1. Detector óptico que comprende un sistema de
emisión y de recepción apto para generar una corriente eléctrica de
emisión pulsada y para emitir en consecuencia hacia un objeto un
rayo óptico pulsado, y apto para tratar una señal de tensión
recibida que es producida por el rayo óptico pulsado reenviado por
el objeto y que está en función de la presencia y/o distancia del
objeto, el sistema de emisión y de recepción comprendiendo medios
de regulación de la corriente de emisión, que detectan el valor (V)
de la señal de tensión recibida relativamente a un valor de tensión
máxima (V_{máx}) y un valor de tensión mínimo de regulación
(V_{\text{mín}}) predeterminados, esos valores definiendo un
intervalo de regulación (Z1) así como una zona de alta tensión (Z2)
y una zona de baja tensión (Z3),
caracterizado por el hecho de que:
- -
- los medios de regulación son combinados de manera que, cuando la señal de tensión (V) está situada en el intervalo de regulación (Z1), la corriente de emisión es regulada por medios de control (18, 19) para llevar la señal de tensión a un valor de consigna (V_{ópt}) y que, cuando la señal de tensión (V) está situada en la zona alta (Z2) o la zona baja (Z3), la corriente de emisión es multiplicada (dividida) por un factor predeterminado (k), para que la señal de tensión sea centrada rápidamente en el intervalo de regulación (Z1), y luego regulada por los medios de control (18, 19),
- -
- el factor predeterminado (k) siendo a lo máximo igual a la relación de los valores de tensión máxima y mínima V_{máx}/V_{\text{mín}}, o respectivamente mínima y máxima V_{\text{mín}}/V_{máx}.
2. Detector según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que cuando la señal de tensión
(V) está situada en el intervalo de regulación (Z1), la corriente
de emisión es multiplicada por un factor función de la relación
entre el valor de tensión de consigna (V_{ópt}) y el valor de
tensión (V_{a1}, V_{b1}) de la señal recibida.
3. Detector según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que los medios de control
comprenden un micro-controlador (18) asociado a
medios (19) de modulación e integración de impulsos de amplitud
modulada, de manera de crear una señal analógica que determina una
corriente de emisión correspondiente al valor de tensión de
consigna a alcanzar (V_{ópt}).
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