ITUB20154113A1

ITUB20154113A1 - Metodo di rilevazione di segnale e sensore optoelettronico

Info

Publication number: ITUB20154113A1
Application number: ITUB2015A004113A
Authority: IT
Inventors: Paolo Tosato
Original assignee: Datalogic IP Tech Srl
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2017-04-01
Also published as: WO2017056051A1; US10969477B2; EP3356846B1; EP3356846A1; US20180275256A1

Description

Metodo di rilevazione di segnale e sensore optoelettronico

Campo tecnico

La presente invenzione è relativa ad un sensore optoelettronico ed ad un sistema di rilevazione di segnali in tale sensore optoelettronico.

Sfondo tecnologico

Sensori optoelettronici sono utilizzati da tempo nel settore deH'automazione industriale, in macchine confezionatrici o nell'industria alimentare per rilevare la presenza o una caratteristica di un oggetto. Esistono diversi tipi di sensori optoelettronici, ogni tipo essendo specializzato in una specifica applicazione o per rilevare una caratteristica specifica di un oggetto posizionato all’interno di un intervallo di distanze operative.

I sensori optoelettronici fondano il loro funzionamento sulle capacità fisiche degli elementi fotosensibili impiegati a cambiare le loro caratteristiche elettriche in relazione all'intensità luminosa della luce che li colpisce. La variazione dell'intensità luminosa della sorgente di luce che investe l'elemento ricevitore, condizionata dalla presenza o dall'assenza dell'oggetto da rilevare, o dalle sue caratteristiche, fa si che il ricevitore emetta un segnale elettrico. Il sensore optoelettronico non ha nessun contatto fisico con l'oggetto da rilevare, il quale può essere di qualsiasi natura e distante da pochi millimetri fino a diversi metri.

Un primo tipo di sensore optoelettronico viene definito con termini diversi, quali a diffusione, a riflessione diretta, a tasteggio oppure di prossimità. Secondo questo tipo, emettitore e ricevitore sono nel medesimo contenitore, insieme all'elettronica di controllo. Il funzionamento si basa sulla luce riflessa da qualsiasi oggetto posto in prossimità. Il fascio luminoso viene generato dall'emettitore e, quando riflesso da un oggetto, ritorna verso l'involucro, sensibilizzando il ricevitore.

Un secondo tipo viene denominato a retroriflessione o a riflessione. Esso funziona sull'interruzione del fascio di luce da parte dell'oggetto e in questa versione il fascio di luce generato dall'emettitore viene riflesso da un riflettore prismatico (ha la caratteristica di riflettere parallelamente la luce incidente} verso il ricevitore. Anche in questo caso emettitore e ricevitore sono nello stesso contenitore insieme all'elettronica di controllo.

II terzo tipo di sensori optoelettronici si chiama a sbarramento e funziona anch'esso sul principio dell'interruzione del fascio di luce. In questo tipo però l'emettitore e il ricevitore sono separati in contenitori diversi, e quindi il fascio di luce viene convogliato dall'emettitore verso il ricevitore.

Indipendentemente dal tipo, in un sensore optoelettronico è pertanto presente almeno un emettitore atto ad emettere una radiazione elettromagnetica ed un ricevitore atto a ricevere la radiazione elettromagnetica, sia essa diffusa, rifratta o trasmessa dovuta alla radiazione emessa. La radiazione emessa include genericamente un impulso oppure un treno di impulsi avente una durata relativamente breve rispetto al periodo in cui non viene trasmessa nessuna radiazione elettromagnetica. La ricezione dell'impulso ed una sua successiva elaborazione determina la rilevazione della caratteristica di interesse, ovvero ad esempio la mancanza di ricezione di uno o più impulsi determina la presenza di un oggetto tra emettitore e rilevatore.

Tuttavia i sensori opto elettronici sono soggetti ad errori di rilevazione, genericamente chiamati di seguito errori "di misura", dovuti - tra gli altri - al fatto che la radiazione elettromagnetica ricevuta dal ricevitore non è dovuta solo alla radiazione emessa dall'emettitore, ma anche alla radiazione emessa da ulteriori sorgenti di radiazione elettromagnetica che sono presenti nell'ambiente in cui il sensore è posizionato. Lampade, il sole, specchi riflettenti, sorgenti di radiazioni elettromagnetiche in genere, etc., fanno sì che al ricevitore giunga una radiazione "composita" dovuta alla somma di molti diverse radiazioni distinte dovute in parte all'emettitore, ma dovute anche a tante altre sorgenti presenti nell'ambiente circostante. Il comportamento di queste ulteriori sorgenti, che in questo contesto chiameremo "di rumore", è il più vario e non prevedibile a priori.

Un tipico esempio di sorgente di ulteriore radiazione luminosa che modifica quanto ricevuto dal ricevitore rispetto alla radiazione emessa dal solo emettitore è la lampada a fluorescenza. Tali lampade emettono una luce che può essere assimilata ad un segnale con una portante a circa 40-100 kHz ed una modulazione a circa 50 Hz. L'intensità luminosa emessa da queste lampade a fluorescenza può essere particolarmente intensa e negli istanti di picco può far sì che il ricevitore si trovi in un range di rilevazione non ottimale. Ancora, un altro diffuso esempio di sorgente luminosa creante rumore sono le lampade "flash" che come dice il nome emettono in modo temporalmente non prevedibile intense emissioni luminose che portano il ricevitore a saturazione, tali lampade sono ad esempio i flash posizionati nei muletti negli impianti industriali.

Queste ed altre sorgenti di radiazioni luminose creano una radiazione di rumore che viene rilevata dal ricevitore. La radiazione che giunge al ricevitore pertanto non sempre è trasformabile in un segnale "utile", ovvero non sempre è trasformabile in un segnale che rappresenta effettivamente la rilevazione o meno di un oggetto. Radiazione che giunge al ricevitore avente una intensità maggiore di una determinata soglia è "irricevibile", ovvero l'elettronica presente nel ricevitore non è in grado di elaborare correttamente il segnale elettrico che ne deriva. Nel caso in cui, mentre vi è un tale elevato segnale di rumore ricevuto nel ricevitore, venga emesso anche un impulso dall'emettitore, questo impulso non porta a nessuna misurazione possibile e il segnale complessivo dovuto alla somma della radiazione dovuta al rumore e quella dovuta all'emettitore deve essere scartato. Tuttavia la presenza di numerosi segnali in ricezione considerati come errori allunga il tempo necessario per effettuare una misura corretta oppure può portare ad una falsa rilevazione. Poiché il tempo tra due impulsi emessi dall'emettitore è relativamente lungo, e analogamente è lungo il tempo tra due segnali ricevuti, se molti di essi sono da scartare il tempo necessario per avere un numero desiderato di segnali utili per ottenere la misura voluta aumenta considerevolmente, rallentando le operazioni ad esempio di produzione, se il sensore è posizionato in una linea industriale. Una soluzione a questo problema potrebbe essere quella di aumentare il numero di impulsi emessi, ovvero di aumentarne la frequenza diminuendo il tempo intercorso tra un impulso ed il seguente. Tuttavia nei dispositivi commerciali, aumentare eccessivamente la frequenza di impulsi può causare un surriscaldamento degli emettitori nonché dell'elettronica ad essi associata. Aumentare pertanto in modo eccessivo il numero di impulsi per unità di tempo non è pertanto una soluzione perseguibile.

Sommario dell'invenzione

La presente invenzione è relativa ad un sensore optoelettronico ed ad un metodo di ricezione di impulsi emessi da un emettitore in un sensore optoelettronico in cui vengono ovviati almeno in parte i problemi segnalati con riferimento alla tecnica nota citata.

In particolare è messo a disposizione dall'invenzione un metodo ed un sensore optoelettronico in cui nella fase di ricezione in presenza di rumore, il numero di segnali "utili" ricevuti è possibilmente maggiore che nei sensori noti, senza aumentare la frequenza del numero degli impulsi emessi dall'emettitore.

Secondo un primo aspetto, l'invenzione è relativa ad un metodo per la ricezione di una radiazione elettromagnetica ad impulso emessa da un emettitore in un sensore optoelettronico, il sensore includendo almeno un emettitore per emettere radiazione elettromagnetica ed un ricevitore per ricevere radiazione elettromagnetica e in cui la radiazione elettromagnetica ricevuta è trasformata in un segnale elettrico, detto metodo includendo le fasi di:

o predisporre detto emettitore per emettere una radiazione elettromagnetica ad impulsi;

o prima dell'emissione di un impulso ricevere una radiazione elettromagnetica tramite detto ricevitore generando un segnale ricevuto di rumore;

o comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore con una prima soglia; ed o emettere detto impulso se l'ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore è sotto detta prima soglia e non emettere detto impulso altrimenti.

In un secondo aspetto, l'invenzione è relativa ad un sensore optoelettronico includente:

o un emettitore atto ad emettere una radiazione elettromagnetica ad impulsi;

o un ricevitore atto a ricevere una radiazione elettromagnetica ed a trasformarla in un segnale elettrico ed includente un primo circuito rilevatore di un segnale di rumore corrispondente ad una radiazione elettromagnetica ricevuta prima dell'emissione di detto impulso;

o un primo comparatore atto a comparare una ampiezza di detto segnale di rumore con una prima soglia; e

o un circuito attuatore configurato a comandare l'emettitore così da consentire l'emissione di un impulso solo se l'ampiezza di detto segnale di rumore è al di sotto di detta prima soglia ed a non consentirne l'emissione altrimenti.

Il sensore optoelettronico dell'invenzione è un qualunque tipo di sensore opto elettronico atto al rilevamento di oggetti o di caratteristiche di oggetti. Ad esempio, esso può essere a diffusione, cioè il sensore risponde a qualunque oggetto che riflette la luce, a retro riflessione, cioè il sensore risponde solo alla luce riflessa da una ben determinata superfice detta riflettore, o a sbarramento, quando il sensore risponde a qualunque interruzione del flusso luminoso.

Preferibilmente, il sensore optoelettronico dell'invenzione è un sensore sincrono, ovvero un sensore in cui emettitore e ricevitore sono tra loro elettronicamente collegati e vi è tra essi una sincronizzazione possibile all'interno dello stesso circuito così che il ricevitore "sappia" sempre quando un impulso viene emesso dall'emettitore. Tuttavia l'invenzione è applicabile altresì a sensori optoelettronici in cui ricevitore ed emettitore siano tra loro scollegati ed ad esempio posizionati in modo spazialmente distanziato l'uno dall'altro, a patto che vi sia una trasmissione di informazione tra ricevitore ed emettitore relativamente all'istante di emissione dell'impulso da parte dell'emettitore.

L'emettitore può essere di qualunque tipo, ad esempio includente un dispositivo policromatico (a emissione non coerente} a stato solido. Alternativamente può includere un laser. Preferibilmente, l'emettitore include un LED (Light Emitting Diode}, ad esempio con emissione nella fascia del visibile o dell'infrarosso o dell'ultravioletto. L'emettitore è atto ad emettere una radiazione elettromagnetica ad impulsi. Una radiazione ad impulsi significa che l'emissione dell'emettitore è una radiazione elettromagnetica diversa da zero per un "breve" intervallo di tempo Torie pari a zero altrimenti. Nell'intervallo di tempo T0n possono essere anche presenti una pluralità di impulsi, ovvero dall'emettitore potrebbe essere inviato un treno di impulsi di durata complessiva Τοπ. La radiazione elettromagnetica emessa dall'emettitore potrebbe anche essere una radiazione periodica di periodo T, in un intervallo pari a TQfftra due distinti impulsi.

Il ricevitore preferibilmente comprende un fotorilevatore quale fotodiodi o foto resistenze, dispositivi sensibili ad uno spettro di frequenze molto ampio. Il ricevitore è in grado di trasformare una radiazione elettromagnetica in un segnale elettrico. Pertanto, quando rilevata, la radiazione elettromagnetica ricevuta viene trasformata in un segnale elettrico che viene quindi opportunamente elaborato come indicato nel seguito. In altre parole, un foto ri levato re converte un segnale luminoso in un segnale elettrico, in genere in una corrente. Esistono fotorilevatori che sfruttano diversi principi fisici. Preferibilmente è usato un fotodiodo. Il ricevitore è sincronizzato con l'emettitore, ovvero contiene l'informazione del tempo in cui gli impulsi vengono emessi dall'emettitore.

In modo da rilevare un oggetto od una caratteristica dello stesso, un sensore opto elettronico rileva, quando la radiazione luminosa dall'emettitore viene emessa, la radiazione elettromagnetica corrispondente all'emissione e, da una analisi della stessa, è in grado di stabilire la presenza o meno di un oggetto o dati di una sua caratteristica. Ad esempio, in una barriera di luce, l'assenza di ricezione da parte del ricevitore di un impulso emesso dall'emettitore può significare la presenza di un oggetto. Tuttavia, non solo l'emettitore emette radiazione luminosa, ma anche numerose altre sorgenti disposte in prossimità del sensore, che generano una radiazione di rumore che, quando rilevata dal ricevitore a sua volta genera un segnale di rumore.

Secondo l'invenzione, viene effettuata una valutazione di questo rumore, prima dell'emissione dell'impulso e preferibilmente prima dell'emissione di ogni impulso da parte dell'emettitore nel caso venga emesso un impulso periodico. Pertanto, preferibilmente il metodo dell'invenzione viene eseguito ogni qual volta un impulso deve essere emesso, e più preferibilmente il metodo è ripetuto almeno con periodo T.

Al fine di monitorare il livello della radiazione di rumore, il ricevitore effettua una prima ricezione anche al di fuori dell'intervallo di tempo in cui l'emettitore emette un segnale, ovvero, il ricevitore riceve una radiazione che viene elaborata non solo quando l'emettitore emette l'impulso, ma anche quando non vi è alcuna radiazione emessa dall'emettitore.

Pertanto, prima che un impulso venga emesso, ovvero durante il tempo di assenza di emissione da parte dell'emettitore, il ricevitore riceve una radiazione elettromagnetica che deriva unicamente da sorgenti diverse dall'emettitore, quelle sorgenti che sono causa di rumore. Il segnale ottenuto dalla ricezione di questa radiazione è pertanto unicamente un segnale di rumore. Questa radiazione che va a generare il segnale di rumore è preferibilmente rilevata subito prima l'emissione dell'impulso, subito prima significa che nel circuito di ricezione vi deve essere il tempo perché queste fasi vengano effettuate, in altre parole vi è un intervallo di tempo necessario per la circuiteria elettronica affinché la radiazione elettromagnetica venga ricevuta, venga opzionalmente amplificata, venga quindi comparata con una prima soglia e quindi, a seconda del risultato della comparazione, venga emesso o meno l'impulso. Ciascuna di queste operazioni impiega del tempo all'interno dei circuiti del ricevitore che dipendono dalla struttura usata. Le strutture più veloci sono quelle dell'analogica, mentre quelle digitali genericamente hanno dei tempi maggiori anche se ottimizzate per questi tipi di operazioni. A seconda del circuito utilizzato pertanto, è noto il tempo necessario per fare le operazioni di cui sopra, chiamato "tempo di decisione”. Questo intervallo di tempo termina all'istante di emissione di un impulso oppure all'istante dell'inizio del ritardo dell'impulso stesso, come dettagliato di seguito.

Questo segnale di rumore viene comparato con una prima soglia, ad esempio tramite un primo comparatore. Se l'ampiezza del segnale non supera la prima soglia, allora l'impulso viene emesso al tempo corretto da parte dell'emettitore: se era impostata la decisione di emettere un impulso al tempo T*, esso viene emesso a T*. Nel caso l'emissione fosse periodica di periodo T, al termine del periodo T, l'impulso viene preferibilmente emesso, ovvero non viene alterata la frequenza della radiazione elettromagnetica emessa dall'emettitore.

La comparazione dell'ampiezza del segnale di rumore con questa prima soglia determina sostanzialmente l'ampiezza del rumore presente. Se l'ampiezza del rumore presente è sufficientemente "bassa", ovvero è sotto la prima soglia che è stata fissata, vuol dire che quando l'impulso viene emesso dall'emettitore, il ricevitore è in grado di rilevare la differenza tra la situazione prima l'emissione e quella dopo l'emissione, e pertanto può acquisire un dato attendibile - non considerando in questo momento altre possibili fonti di errore - per la determinazione della misura da effettuarsi tramite il sensore optoelettronico. In questa situazione di livello di rumore accettabile, cioè sotto la prima soglia, l'impulso viene emesso all'istante stabilito dalla logica dell'emettitore, ovvero a T*. Nel caso di segnale periodico, due impulsi consecutivi j e j+1 rimangono distanziati di un tempo TQffin altre parole l'impulso viene emesso allo scadere del periodo T.

Alternativamente, nel caso in cui il segnale di rumore sia eccessivamente elevato, ovvero la sua ampiezza sia superiore alla prima soglia, allora l'impulso non viene emesso da parte dell'emettitore. In altre parole, l'impulso viene "bloccato", ovvero non viene più emesso a T* oppure, nel caso di un segnale periodico, non viene più emesso anche se un tempo pari al primo intervallo di tempo, TVÌ, è trascorso, e secondo la logica dell'emettitore quest'ultimo dovrebbe emettere un impulso. Il blocco dell'emissione dell'impulso fa sì che energia non venga sprecata nell'emissione di un impulso che non può essere rilevato, o la cui rilevazione non porta a nessun dato utile. Se il segnale di rumore è talmente elevato che la sua ampiezza supera la prima soglia, potrebbe significare che il rumore è talmente elevato da superare la soglia massima di intensità ad esempio che è ricevibile dal ricevitore, il quale ha un range ottimale di funzionamento; l'emissione di un impulso da parte dell'emettitore in queste condizioni di rumore non consente di ottenere nessun risultato poiché il segnale di rumore copre o ha una intensità maggiore, dello stesso impulso. Pertanto un segnale rilevato in tali condizioni, a seconda della logica utilizzata nel ricevitore, porterebbe o ad un falso positivo (ovvero alla rilevazione di un oggetto quando non presente ad esempio), o ad un falso negativo. Secondo l'invenzione non viene emesso un impulso quando esso non porterebbe a nessun vantaggio per la misura effettuata. Sempre secondo l'invenzione, viene emesso un impulso unicamente quando esso potrebbe essere "utile", ovvero dare una indicazione ad esempio della presenza o assenza di un oggetto o di una sua caratteristica, senza che sia mascherato da un rumore eccessivo.

Ad esempio, nel caso in cui vicino al sensore sia presente una lampada a fluorescenza generante un segnale sostanzialmente periodico, ma di periodo molto maggiore del periodo dell'emissione della radiazione da parte dell'emettitore, vi saranno degli intervalli di tempo in cui il segnale di rumore si trova al di sotto della prima soglia, e pertanto è possibile emettere l'impulso, mentre ci saranno degli intervalli di tempo in cui l'ampiezza del segnale di rumore dovuto alla lampada a fluorescenza è così elevato che viene superata la prima soglia. In questi casi, l'impulso non viene emesso. Sostanzialmente secondo l'invenzione, in una situazione in cui è presente come elemento di rumore una lampada a fluorescenza, viene campionato il disturbo della lampada fluorescente e viene emesso l'impulso non appena il rumore è sotto una certa prima soglia stabilita.

Allo stesso modo, nel caso ad esempio di un flash prodotto da una lampada, è noto come esso crei una condizione di saturazione nel ricevitore che può causare anche una inversione. Durante la saturazione, gli impulsi eventualmente emessi da parte dell'emettitore non posso costituire alcun segnale utile al fine della misura in quanto l'ampiezza del segnale di rumore è talmente alta che già da sola arriva ad "accecare" il ricevitore, una ulteriore ampiezza di segnale sommata al rumore semplicemente accecherebbe ancora di più il ricevitore senza fornire alcuna informazione utile sulla presenza o assenza di oggetti o loro caratteristiche. Il fatto di non inviare alcun impulso mentre il ricevitore si trova nella fase di saturazione risparmia pertanto energia all'emettitore.

Preferibilmente, il metodo dell'invenzione include la fase di predisporre detto emettitore per emettere una radiazione elettromagnetica periodica ad impulsi, due impulsi consecutivi essendo distanziati di un primo intervallo di tempo.

Vantaggiosamente, detto emettitore è atto ad emettere una radiazione elettromagnetica periodica ad impulsi distanziati tra loro di un primo intervallo di tempo.

Una radiazione periodica ad impulsi significa nel presente contesto che la radiazione elettromagnetica emessa ha periodo T ed in questo periodo T la radiazione ha un'ampiezza diversa da zero per un tempo T0n ed pari a zero per un tempo TQff, in cui Ton+ Teff= T. Preferibilmente TDff> Ton, più preferibilmente T0ff» Ton.

Vantaggiosamente 10 < T0ff/Ton< 100. Questo segnale di rumore viene comparato con una prima soglia, ad esempio tramite un primo comparatore. Se l'ampiezza del segnale non supera la prima soglia, allora l'impulso viene emesso al tempo corretto da parte dell'emettitore, allo termine del periodo T, ovvero non viene alterata la frequenza della radiazione elettromagnetica emessa dall'emettitore. Nel caso di un treno di impulsi emesso in ogni periodo T, il tempo Tonrappresenta la durata di tutto il treno di impulsi. Tra un impulso e l'altro dello stesso treno, vi saranno comunque dei sotto intervalli di tempo in cui il segnale emesso ha una ampiezza "bassa" o sostanzialmente uguale a zero.

Preferibilmente, nel metodo dell'invenzione, non emettere detto impulso comprende la fase di, nel caso in cui l'ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore sia al di sopra della prima soglia, ritardare l'emissione dell'impulso dopo il trascorso del primo intervallo di tempo di un secondo intervallo di tempo.

Preferibilmente, il sensore optoelettronico dell'invenzione, più preferibilmente il ricevitore, include un circuito di ritardo, atto a comandare detto emettitore e a ritardare l'emissione dell'impulso dopo lo scadere di detto primo intervallo di tempo di un secondo intervallo di tempo nel caso in cui l'ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore sia al di sopra della prima soglia.

Più preferibilmente, nel caso di un segnale periodico in cui due impulsi consecutivi sono distanziati tra di loro di un primo intervallo di tempo, il secondo intervallo di tempo è minore del primo intervallo di tempo. Per un rumore generato da lampade a fluorescenza, si è appurato che è preferibile mantenere il secondo intervallo di tempo inferiore alla massima frequenza possibile del rumore della lampada a fluorescenza, che è stimabile in circa 10 microsecondi ed è quindi indipendente dal primo tempo ma strettamente legato alla massima frequenza del rumore. Nel caso di rumore derivante da flash, si è appurato che è preferibile avere un secondo intervallo di tempo inferiore al primo intervallo di tempo. Nelle applicazioni tipiche la prima condizione citata è più stringente della seconda.

Nel caso in cui l'impulso non venga emesso, perché il rumore presente è troppo elevato, esso non viene cancellato, ma "ritardato" di un certo tempo pari ad un secondo intervallo di tempo T2. Ciò significa che, se il rumore è maggiore della prima soglia, l'impulso non viene emesso a T*, ma viene impostato un nuovo intervallo di attesa, cioè viene "ritentata" l'emissione dell'impulso ad un tempo T*+T2. Nel caso di un segnale periodico, questo secondo intervallo di tempo viene aggiunto a TDffcosì che il nuovo TQffinterposto tra gli impulsi j (emesso) e j+1 (da emettere) diventa Toff= T0ff+ T2. Sostanzialmente l'aggiunta di un secondo intervallo di tempo ritardante l'emissione dell'impulso può essere considerata come una variazione dell'intervallo di tempo trascorso tra due distinti impulsi consecutivi ) e j+1, qui chiamato primo intervallo di tempo o Toff. L'aggiunta di questo secondo intervallo di tempo ritarda l'emissione dell'impulso sostanzialmente aspettando una situazione di segnale di rumore più favorevole all'esecuzione di una corretta misura. Più preferibilmente, questo secondo intervallo di tempo T2è inferiore all'intervallo di tempo T0ff(primo intervallo di tempo}. Difatti, generalmente il primo intervallo di tempo tra due impulsi è relativamente lungo ed attendere ogni volta che al momento dell'emissione di un impulso esso non viene emesso perché il segnale di rumore è sopra la prima soglia un completo primo intervallo di tempo T0fr prima di effettuare una nuova emissione e quindi una nuova misura potrebbe compromettere la produttività del sensore. Pertanto, l'intervallo di tempo di attesa, pari a T2, prima di ritentare ad inviare l'impulso è più breve di un TQffcosì da migliorare le prestazioni del sensore.

Sostanzialmente, preferibilmente l'emissione dell'impulso da parte dell'emettitore viene ritardata fino a che il ricevitore non è pronto a funzionare nuovamente in modo corretto, il che vuol dire che l'emissione è ritardata fino a che non si trova una migliore condizione di rumore, e quando essa viene trovata - l'ampiezza del segnale di rumore torna ad essere sotto la soglia - l'impulso viene emesso.

Vantaggiosamente, il metodo secondo l'invenzione include, successivamente alla fase di ritardare l'emissione di detto impulso, la fase di: successivamente al trascorso di detto secondo intervallo di tempo e prima dell'emissione dell'impulso, ripetere le fasi di ricevere una radiazione elettromagnetica tramite detto ricevitore generando un segnale ricevuto di rumore; comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore con una prima soglia; e ritardare l'emissione dell'impulso di un secondo intervallo di tempo, un numero n di volte così da emettere detto impulso quando l'ampiezza del segnale ricevuto di rumore prima della sua emissione è al di sotto della prima soglia.

Nel caso la radiazione emessa fosse in programma ad un tempo T*, essa può essere ritardata di un tempo Tritardo= T*+n X T2dove n è un intero > 1. Nel caso in cui l'impulso emesso sia un segnale periodico, l'impulso jesimo viene temporalmente distanziato dall'impulso precedente j-1 di un tempo pari al primo intervallo di tempo n X(secondo intervallo di tempo).

Preferibilmente, il segnale di rumore viene costantemente campionato, più preferibilmente con un periodo dato dall'intervallo di tempo T2, e comparato con la prima soglia. L'impulso viene costantemente posticipato, di un multiplo di intervalli di tempo ciascuno pari a T2, fino a che il ricevitore si trova in una situazione in cui riceve una radiazione (al di fuori dell'emissione) il cui l'ampiezza del corrispondente segnale di rumore è sceso sotto la prima soglia, pertanto è considerato un rumore "accettabile", condizione nella quale l'impulso viene emesso dall'emettitore. L'operazione eseguita è quindi paragonabile a quella, nel caso di segnali periodici, di variare TQfftra due distinti consecutivi impulsi j e j+1 emessi dall'emettitore a seconda dell'andamento del segnale di rumore, ed il nuovo T0fr è pari a

T0ff= TQff+ n X Tz dove n = 0, 1, 2, ...etc.

Questa modifica di TQffda una parte consente di risparmiare il numero degli impulsi emessi quando essi non sarebbero efficaci perché non portanti ad una misura attendibile e dall'altra di non rallentare eccessivamente il processo di misura stesso aspettando un nuovo T0fr dopo ogni non-emissione. Il segnale di rumore è campionato e comparato a brevi intervalli, ovvero ogni h (secondo intervallo di tempo}.

Il campionamento del segnale di rumore e la sua continua comparazione può essere fatta sia tramite un circuito analogico, ad esempio un circuito "sample and hold", che mantiene ad esempio tramite un condensatore il valore del segnale di rumore prima dell'emissione dell'impulso, e questo valore viene comparato tramite una opportuna logica con la prima soglia, oppure da un circuito digitale in cui il dato del segnale di rumore prima dell'emissione dell'impulso viene memorizzato e comparato con una prima soglia digitale.

In un esempio preferito, il metodo secondo l'invenzione include: comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto con una prima soglia durante un terzo intervallo di tempo diretta mente precedente a ll'emissione di detto impulso.

Per avere la probabilità più alta possibile di conoscere la situazione del segnale di rumore quando l'emissione dell'impulso avviene, è preferibile misurare il segnale di rumore appena prima che l'impulso sia emesso, considerando che tale segnale di rumore non dovrebbe subire grandi variazioni nel tempo di emissione dell'impulso, che è di relativa breve durata. Pertanto la misura del segnale di rumore, ovvero la sua comparazione, viene effettuata il più vicino possibile al termine dell'intervallo T0ffo all'istante di emissione programmata T*, durante un terzo intervallo di tempo che termina al terminare di TQffO a T*. Questo intervallo di tempo preferibilmente è il tempo di decisione necessario all'elettronica per effettuare le misurazioni e le elaborazioni dei segnali necessarie per fare le comparazioni e stabilire o meno l'emissione del segnale. Questo terzo intervallo di tempo pertanto dipende fortemente dal tipo di elettronica utilizzata.

Preferibilmente, il metodo include le fasi di, se detto segnale di rumore è sotto detta prima soglia:

o emettere detto impulso;

o ricevere una radiazione elettromagnetica nel primo intervallo di tempo in corrispondenza all'emissione di detto impulso così da generare un segnale di misura; e

o comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto di misura in corrispondenza a ll'emissione di detto impulso con una seconda soglia.

Preferibilmente, il ricevitore include un secondo circuito rilevatore di un segnale di misura corrispondente ad una radiazione elettromagnetica ricevuta durante l'emissione di detto impulso; e detto ricevitore includente un secondo comparatore, atto a comparare una ampiezza di detto segnale di misura con una seconda soglia.

Mentre l'impulso viene emesso, fase che si verifica unicamente se l'ampiezza del segnale di rumore campionato è sceso sotto la prima soglia, il ricevitore riceve una radiazione elettromagnetica che viene trasformata in un segnale elettrico utile per la misura, ovvero ad esempio la presenza od assenza di un oggetto, in una successiva elaborazione del sensore. L'ampiezza di questo segnale di misura viene comparato, ad esempio tramite un secondo comparatore, con una seconda soglia, per verificare ad esempio la rilevazione o meno di un oggetto.

Più preferibilmente, la fase di comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto di misura in corrispondenza all'emissione di detto impulso con una seconda soglia comprende comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto di misura con una seconda soglia data dalla somma di una ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore prima dell'emissione di detto impulso ed un valore costante.

Preferibilmente, detta seconda soglia è data dalla somma di una ampiezza di detto segnale di rumore ricevuto prima dell'emissione di detto impulso ed una costante.

Comparare il segnale di misura ricevuto con una soglia fa parte del normale metodo di funzionamento di un sensore optoelettronico al fine di rilevare la presenza o assenza di un oggetto o di una sua caratteristica. Tuttavia nel sensore dell'invenzione, tale soglia, denominata seconda soglia, è variabile e dipende dall'ampiezza del rumore presente, del rumore preferibilmente presente appena prima dell'emissione dell'impulso. Difatti qualunque valore dell'ampiezza del segnale di misura che fosse al di sotto del valore di ampiezza del segnale di rumore porterebbe ad una misura non utilizzabile, visto che potrebbe indicare o un falso positivo o un falso negativo a seconda della logica impiegata. Pertanto in questo modo, con una soglia variabile dipendente dal segnale di rumore, vengono minimizzati i possibili errori.

Alternativamente, il metodo dell'invenzione include le fasi di:

• sottrarre una ampiezza di detto segnale ricevuto di misura in corrispondenza all'emissione di detto impulso con una ampiezza di detto segnale ricevuto di misura;

• comparare la differenza con una seconda soglia costante.

Vantaggiosamente, nel sensore dell'invenzione, detta seconda soglia è una costante, ed il sensore include un sommatore atto a sottrarre ad un segnale ricevuto dopo l'emissione di un impulso detto segnale di rumore ed un secondo comparatore atto a comparare la differenza con detta seconda soglia.

Questa secondo esempio è preferito nel caso di una logica digitale. Viene preferibilmente misurato un primo segnale di rumore SI, appena all'inizio dell'intervallo di tempo, chiamato terzo tempo, in cui viene fatta la valutazione da parte della circuiteria elettronica se è opportuno o meno emettere un impulso da parte dell'emettitore. Questo primo segnale di rumore è comparato con la prima soglia. Nel caso in cui il segnale di rumore sia sufficientemente basso, viene effettuata una nuova misura di rumore S2 subito prima dell'emissione dell'impulso. L'impulso viene quindi emesso e viene fatta una misura del segnale ricevuto S3 durante l'emissione dell'impulso. La comparazione con una seconda soglia, questa volta costante e non dipendente più dal rumore, è fatta con un valore differenziale di S3-S2.

Vantaggiosamente, il metodo secondo l'invenzione include, prima della fase di comparare una ampiezza di detto segnale elettromagnetico ricevuto di rumore con una prima soglia o prima della fase di comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto di misura con una seconda soglia, la fase di amplificare detto segnale ricevuto di rumore o di amplificare detto segnale di misura.

Vantaggiosamente, detto ricevitore include uno stadio amplificatore per amplificare detto segnale di rumore o di misura, e detto primo o secondo comparatore essendo posizionato a valle di detto stadio amplificatore.

L'emissione elettromagnetica ricevuta e convertita dal foto rivelato re in un segnale elettrico viene quindi amplificata così da diventare un segnale più facilmente elaborabile.

Preferibilmente, il metodo include: trasformare detto segnale ricevuto analogico in un segnale digitale.

Preferibilmente, il sensore comprende un convertitore analogico/digitale atto a convertire detto segnale di rumore o di misura in un segnale digitale.

Il convertitore analogico digitale può convertire il segnale analogico - che sia di misura o di rumore -immediatamente dopo l'amplificazione, ovvero a valle dell'amplificazione il segnale viene convertito in digitale e pertanto la comparazione con la prima e/o la seconda soglia viene fatta digitalmente; oppure il convertitore A/D può essere presente alla fine della comparazione con la prima e con la seconda soglia, a seconda del tipo di circuito realizzato. Nel caso di sensore opto elettronico includente un ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), preferibilmente il convertitore A/D è immediatamente a valle dello stadio di amplificazione.

Preferibilmente, detta prima soglia è dipendente dall'ampiezza massima di detto impulso, e/o da detto terzo intervallo di tempo e/o dalla seconda soglia e/o dal primo intervallo di tempo.

Descrizione dei disegni

Questi ed ulteriori vantaggi dell'invenzione saranno maggiormente evidenti da una sua descrizione dettagliata con riferimento agli uniti disegni, in cui:

la figura 1 mostra uno schema di un sensore optoelettronico secondo l'invenzione;

la figura 2 mostra uno schema a blocchi di un circuito del sensore di figura 1;

la figura 3 mostra il diagramma circuitale di un sensore optoelettronico secondo l'invenzione;

la figura 4 mostra la modalità di emissione dell'emettitore di un sensore optoelettronico di tipo noto; la figura 5 mostra la modalità di emissione dell'emettitore del sensore optoelettronico di figura 3, in caso di esito positivo della comparazione tra ampiezza di segnale di rumore ricevuto e una prima soglia;

la figura 6 mostra la modalità di emissione dell'emettitore del sensore optoelettronico di figura 3, in caso di esito negativo della comparazione tra ampiezza di segnale di rumore ricevuto e una prima soglia;

la figura 7 mostra l'andamento del segnale elettrico generato dal ricevitore del sensore di figura 3 in presenza di rumore prodotto da una lampada a fluorescenza;

la figura 8 mostra l'andamento del segnale elettrico generato dal ricevitore del sensore di figura 3 in presenza di rumore prodotto da una lampada flash;

la figura 9 mostra un esempio di misura da parte del sensore dell'invenzione; e

la figura 10 mostra una esemplificazione della determinazione di una prima soglia utilizzata nell'invenzione.

Descrizione di un esempio dettagliato di realizzazione

In figura 1 un sensore optoelettronico atto all'individuazione di un oggetto 0, di una sua distanza o di una sua caratteristica è globalmente indicato con 1.

Il sensore 1 include un emettitore 2 ed un ricevitore 3 spazialmente distanziati di una distanza d. L'emettitore 1 è configurato così da emettere un treno di impulsi in un tempo complessivo Ton, includente due impulsi, come rappresentato nella figura 4 (meglio dettagliata successivamente}. Il treno d impulsi è ripetuto con periodo T in cui T»Ton.

Benché nell'esempio dettagliato si faccia riferimento ad un sensore optoelettronico sincrono, ovvero un sensore in cui emettitore e ricevitore sono tra di loro elettricamente collegati e vi è tra essi una sincronizzazione possibile all'interno dello stesso circuito così che il ricevitore "sappia" sempre quando un impulso viene emesso dall'emettitore, l'invenzione è applicabile anche a sensori optoelettronici di tipo non sincrono.

Il sensore 1 è atto alla determinazione della presenza dell'oggetto 0, di una sua posizione o di una sua caratteristica nel modo seguente, come schematicamente rappresentato nella figura 1: in assenza dell' oggetto 0 tra emettitore 2 e ricevitore 3, il terno di impulsi nella sua interezza raggiunge il ricevitore 3, mentre nel caso dell'interposizione dell'oggetto 0, la trasmissione di impulsi tra emettitore 2 e ricevitore 3 è interrotta. La rilevazione viene eseguita come segue.

Con riferimento alla figura 2, il ricevitore 3 include un fotodiodo 5 atto a trasformare la radiazione elettromagnetica ricevuta in un segnale elettrico. Il segnale elettrico emesso dal fotodiodo 5 è quindi opzionalmente amplificato da uno stadio di amplificazione 6 posizionato a valle del fotodiodo.

Il ricevitore 3 include inoltre un primo circuito di misura, includente fotodiodo ed amplificatore, atto a ricevere un primo segnale corrispondente ad una radiazione elettromagnetica ricevuta dal fotodiodo 5 quando non viene emesso alcun segnale da parte dell'emettitore, e quindi corrispondente ad un segnale di rumore, ed un secondo circuito di misura atto a ricevere un secondo segnale corrispondente ad una radiazione elettromagnetica ricevuta dal fotodiodo 5 quando viene emesso un impulso da parte dell'emettitore 2, e quindi corrispondente ad un vero e proprio segnale di misura. Il primo ed il secondo circuito sono preferibilmente lo stesso circuito, includente fotodiodo 5 ed amplificatore 6, semplicemente operante in distinte situazioni operative. Il ricevitore 3 inoltre include un primo comparatore 7 atto a ricevere in ingresso il segnale di rumore ed a comparare il primo segnale di rumore con una prima soglia. Il primo comparatore è atto ad inviare un segnale all'emettitore così da comandare lo stesso a seconda del risultato della prima comparazione. Ulteriormente, a valle del primo comparatore, il ricevitore 3 include un secondo comparatore 8 atto a ricevere in ingresso il segnale di misura ed a comparare il segnale di misura con una seconda soglia.

Il funzionamento del ricevitore 3 è il seguente. Viene rilevato un segnale da parte del fotodiodo 5 ed amplificato dall'amplificatore 6, considerati come primo circuito di rilevazione quando non vi è alcuna emissione da parte dell'emettitore, ma è presente una successiva emissione programmata al tempo T*. Il segnale amplificato, segnale puramente di rumore, è comparato dal primo comparatore 7 con una prima soglia. Il primo comparatore può emettere due tipi di segnali in uscita. Un primo segnale consente l'emissione dell'impulso programmato al tempo T* se il segnale di rumore si trova al di sotto della prima soglia, ed un secondo segnale di "blocco" dell'emissione del segnale nel caso si trovi al di sopra della prima soglia. Questa valutazione viene fatta in un intervallo di tempo di decisione denominato terzo intervallo di tempo che dipende dall'elettronica utilizzata. In questo secondo caso un ritardo, ovvero un tempo di attesa per l'emissione dell'impulso, è imposto. L'impulso prima di essere emesso dall'emettitore deve quindi superare le condizioni seguenti:

il segnale di rumore deve essere sotto la prima soglia; e

un tempo pari a n tempi di ritardo con n > 1 deve essere trascorso.

Nel caso il segnale di rumore sia sotto la prima soglia, l'emettitore emette l'impulso. Il fotodiodo 5 e l'amplificazione 6 in questo caso funzionanti come secondo circuito di rilevazione ora, durante l'emissione dell'impulso, rilevano un segnale che dipende sia dall'impulso che dal rumore. Questo segnale di misura vera e propria viene comparato con una seconda soglia, soglia che è relativa alla logica di rilevazione o meno di un oggetto. Il risultato della comparazione è relativo all'output del sensore stesso.

Con riferimento ora alle figure da 3 a 7, un esempio preferito del sensore optoelettronico realizzato secondo la presente invenzione è globalmente indicato con 10.

Il sensore 10 comprende un emettitore 20, atto ad emettere una radiazione elettromagnetica periodica ad impulsi {o treni di impulsi} ss, un ricevitore 30, atto a ricevere la radiazione elettromagnetica SÌemessa dall'emettitore 20 ed a trasformarla in un segnale elettrico, ed un circuito attuatore 40. Nel seguito della presente descrizione, si farà riferimento ad una radiazione elettromagnetica periodica ad impulsi, ma resta inteso che lo stesso si applica nel caso di radiazione elettromagnetica periodica a treno di impulsi.

Più in particolare, e con riferimento alle Figure 4 e 5, la radiazione elettromagnetica periodica ad impulsi emessa dall'emettitore 20 ha un periodo T dato dalla somma di un intervallo di tempo Ton, durante il quale l'emettitore 20 emette ed il ricevitore 30 riceve, ed un intervallo di tempo T0ff, preferibilmente maggiore dell'intervallo di tempo Ton, durante il quale tanto l'emissione quanto la ricezione del sensore optoelettronico 10 sono disabilitate.

L'emettitore 20 comprende un LED (Light Emitting Diode} 22, atto ad emettere la radiazione elettromagnetica periodica ad impulsi n. Il ricevitore 30 comprende un fotodiodo 32 atto a rilevare un segnale di rumore srgenerato ed un segnale di misura sme definente pertanto un primo ed un secondo circuito rilevatore a seconda della modalità operativa di misura. Più in particolare, il segnale di rumore srcorrisponde ad una radiazione elettromagnetica ricevuta in corrispondenza di un tempo di valutazione Tevaianteriore al tempo Tmdi emissione dell'impulso da parte dell'emettitore 20, mentre il segnale di misura smcorrisponde ad una radiazione elettromagnetica ricevuta durante l'emissione dell'impulso da parte dell'emettitore 20.

A valle del fotodiodo 32, il ricevitore 30 comprende uno stadio amplificatore 34, atto ad amplificare il segnale di rumore sre/o il segnale di misura sm.

A valle dello stadio amplificatore 34, il ricevitore 30 comprende un primo comparatore 36, atto a comparare l'ampiezza del segnale di rumore srricevuto al tempo TeVai con una prima soglia Vagliai. Se l'ampiezza del segnale di rumore srnon supera la prima soglia Vagliai, allora il circuito attuato re 40 comanda l'emettitore 20 così da consentire l'emissione di un impulso al termine del periodo T0ff. Ne deriva che non viene alterata la frequenza di emissione dell'emettitore 20. Diversamente, se l'ampiezza del segnale di rumore srsupera la prima soglia VSQgiiai, allora il circuito attuatore 40 comanda l'emettitore 20 affinché non emetta alcun impulso. In altri termini, l'impulso viene "bloccato" anche se è trascorso un tempo T0ffe, secondo la logica dell'emettitore 20 quest'ultimo dovrebbe emettere un impulso. Ciò consente, vantaggiosamente, di risparmiare l'energia associata all'emissione di un impulso che, a causa del rumore elevato, non verrebbe rilevato dal ricevitore 30.

In una forma di realizzazione preferita, nel caso in cui l'ampiezza del segnale di rumore srsuperi la prima soglia V^iìai, l'impulso dell'emettitore 20 non viene cancellato, bensì preferibilmente "ritardato" di un intervallo di tempo T retry (si veda la figura 6}, che viene aggiunto a Teff. Preferibilmente Tretry è minore di TQff. A tal fine il sensore optoelettronico 10, più preferibilmente il ricevitore 30, include un circuito di ritardo non mostrato in figura 3, atto a comandare l'emettitore 20 affinché ritardi dell'intervallo di tempo Tretryl'emissione dell'impulso, allo scadere dell'intervallo di tempo TQff. Si ottiene quindi una variazione di tempo trascorso tra due distinti impulsi consecutivi. Tale ritardo di emissione dell'impulso serve ad attendere una situazione di segnale di rumore più favorevole all'esecuzione di una corretta misura.

Tra lo stadio amplificatore 34 ed il primo comparatore 36, l'emettitore 30 prevede un circuito "sample and hold" 35 atto a campionare costantemente il segnale di rumore srprima che questo venga comparato con la prima soglia VS(3⁄4tìai. Preferibilmente, il segnale di rumore srviene campionato dal circuito "sample and hold" 35 con un periodo pari all'intervallo di tempo Tretry. Tramite un condensatore 37, il campionatore 35 mantiene il valore del segnale di rumore prima dell'emissione dell'impulso, e questo valore viene comparato con la prima soglia Vagliai. In alternativa al circuito analogico "sample and hold", il campionamento può essere eseguito da un circuito digitale, in cui il dato del segnale di rumore prima dell'emissione dell'impulso viene memorizzato e comparato con una prima soglia digitale.

Preferibilmente, il ricevitore 30 comprende un secondo comparatore 31 atto a comparare il segnale di misura sm, opportunamente amplificato dallo stadio amplificatore 34, con una seconda soglia Vsogfia2 data dalla somma dell'ampiezza del segnale di rumore srricevuto al tempo T^vaied una costante K, pari alla soglia di rilevamento in assenza di rumore.

In figura 5 viene illustrato il caso in cui, a seguito della comparazione al tempo TevaiJI comparatore 36 rileva che il segnale di rumore sral ricevitore 30 non supera la prima soglia Vagliai. Il ricevitore 30 è dunque in grado di rilevare la differenza tra la situazione prima dell'emissione e quella dopo l'emissione e pertanto può acquisire un dato attendibile. In tal caso il circuito attuatore 40 comanda l'emettitore 20 e l'emettitore 20 emette, al tempo Ton, un impulso, il quale vi e re rilevato dal ricevitore 30.

In figura 6 viene illustrato in caso in cui, a seguito della comparazione al tempo Tasi, il comparatore 36 rileva che il segnale di rumore sral ricevitore 30 supera la prima soglia Vagliai. Ne deriva che il segnale di rumore è talmente elevato da superare la soglia massima di intensità ricevibile dal ricevitore 30. In tal caso, l'emissione dell'emettitore 20 viene ritardata di un intervallo di tempo Tretrv, trascorso il quale viene eseguita una nuova comparazione in un tempo Tevai. Tale fase viene ripetuta fino a quando il comparatore 36 rileva che il segnale di rumore sral ricevitore 30 non supera la prima soglia Vagliai(area tratteggiata in figura 6). A questo punto il ricevitore 30 è in grado di rilevare la differenza tra la situazione prima dell'emissione e quella dopo l'emissione e pertanto può acquisire un dato attendibile. Il circuito attuatore 40 può quindi comandare affinché emetta, al tempo Ton, un impulso, il quale viere rilevato dal ricevitore 30.

La figura 7 mostra la modalità di emissione del sensore optoelettronico 10 di figura 3 nel caso in cui vicino al sensore 10 sia presente una lampada a fluorescenza generante un segnale sostanzialmente periodico, ma di periodo molto maggiore del periodo dell'emissione della radiazione da parte dell'emettitore. Come mostrato, vi sono degli intervalli di tempo in cui il segnale di rumore si trova al di sotto della prima soglia Vagliai, e pertanto è possibile emettere l'impulso, mentre ci saranno degli intervalli di tempo in cui l'ampiezza del segnale di rumore dovuto alla lampada a fluorescenza è così elevato che viene superata la prima soglia. In questi casi, l'impulso non viene emesso. Sostanzialmente secondo l'invenzione, in una situazione in cui è presente come elemento di rumore una lampada a fluorescenza, viene campionato il disturbo della lampada fluorescente e viene emesso l'impulso non appena il rumore è sotto una certa prima soglia stabilita.

La figura 8 mostra la modalità di emissione del sensore optoelettronico 10 di figura 3, nel caso ad esempio di un flash prodotto da una lampada flash, il quale, come è noto, crea una condizione di saturazione nel ricevitore 30. Durante la saturazione, gli impulsi eventualmente emessi da parte dell'emettitore non posso costituire alcun segnale utile al fine della misura in quanto l'ampiezza del segnale di rumore è talmente alta che già da sola arriva ad "accecare" il ricevitore, una ulteriore ampiezza di segnale sommata al rumore semplicemente accecherebbe ancora di più il ricevitore senza fornire alcuna informazione utile sulla presenza o assenza di oggetti o loro caratteristiche. Come mostrato in figura, grazie al metodo dell'invenzione, in fase di saturazione, l'emettitore 20 non invia alcun impulso al ricevitore (impulso tratteggiato}, con conseguente risparmio di energia all'emettitore 20.

In figura 9 è rappresentato uno schema di un segnale di misura relativo ad un esempio di realizzazione dell'invenzione tramite un circuito digitale, non raffigurato. Il principio di funzionamento è analogo a quanto descritto, tuttavia vengono preferibilmente eseguite due misure del segnale di rumore durante il tempo Tevat. Il segnale rappresentato nella figura 9 è il segnale ricevuto ed amplificato dal sensore optoelettronico. Una prima misura SI - di rumore - è effettuata sostanzialmente all'inizio di Tevat, la quale è comparata con la prima soglia Vsqgttaicome sopra indicato. Tuttavia, nel caso SI sia inferiore alla prima soglia e venga emesso l'impulso da parte dell'emettitore (generante il picco nel segnale di figura 9 denotato con S3}, viene effettuata una seconda misura di rumore S2, sempre durante Tevat, e quindi il segnale di misura S3 viene rilevato. La comparazione con la seconda soglia viene fatto in modo differenziale, ovvero viene effettuata la sottrazione dei due segnali di misura e di rumore S3-S2 e questa differenza comparata con la costante K. Tdec è il tempo Tevaio terzo intervallo di tempo in cui viene eseguita la decisione se emettere o meno l'impulso. La differenza nel metodo dell'invenzione è sostanzialmente dovuta al fatto che i tempi di decisione sono genericamente più lunghi nella soluzione digitale e quindi è utile campionare in sostanza una volta in più il segnale di rumore (S2) per aggiornare il suo valore esattamente nell'istante in cui l'emissione dell'impulso viene effettuata.

Figura 10 mostra invece un esempio di calcolo del valore della prima soglia. In figura 10 è rappresentato un segnale di rumore periodico, preferibilmente di periodo molto maggiore al periodo T dell'impulso dell'emettitore, ad esempio rumore generato da una lampada a fluorescenza. Il segnale di rumore ha una frequenza fded un periodo Td=l/fd. Viene inoltre chiamato con Vth( = V^z) la seconda soglia e Vd( = Voltai} la prima soglia. Vcc rappresenta la massima tensione che può essere presente in uscita all'amplificatore 6. Tdecè il tempo Tevaio terzo intervallo di tempo in cui viene eseguita la decisione se emettere o meno l'impulso.

Se il tempo di decisione Tdecfosse nullo o molto minore di Td, si avrebbe che la prima soglia sarebbe pari a Vd= Vcc - Vth. Negli altri casi si ha che Vd < Vcc - Vth.

Un calcolo preciso si può effettuare conoscendo il valore di Tdec=Tevaie la forma del segnale di rumore. Da questi parametri si ottiene che

Vd — Vcc-Vth —AQsin[ii>d(Tdec+ Γ)]

Dove T è il periodo dell'impulso, Ao è l'ampiezza del segnale di rumore e ωά= 2i ifd. Il rumore viene approssimato con una forma sinusoidale di ampiezza costante; l'approssimazione è buona visto che la catena di amplificazione usualmente è un filtro passa-banda rispetto al segnale del fotodiodo permettendo così l'amplificazione solo dell'armonica fondamentale. Anche l'ampiezza in realtà varierà in quanto si tratta di un segnale modulato, tuttavia si può considerare come caso peggiore sul quale effettuare il calcolo il valore massimo per il quale si vuole rimanere immuni.

Preferibilmente Tret^+Tdec < Td

Per evitare il caso in cui viene sempre campionata la medesima parte del segnale di rumore.

Se viene imposto Vcc= 2,5 V,Tdec= T = 1 ps, Ao=2,5 V, ωά= 2π X 50 Hkz, Vth=0,2 V si ottiene Vd=0.831 V.

Claims

Rivendicazioni 1. Metodo per la ricezione di una radiazione elettromagnetica ad impulso emesso da un emettitore (2, 20} in un sensore optoelettronico (1), il sensore includendo almeno un emettitore (2, 20} per emettere radiazione elettromagnetica ed un ricevitore (3, 30} per ricevere radiazione elettromagnetica e in cui la radiazione elettromagnetica ricevuta è trasformata in un segnale elettrico, detto metodo includendo le fasi di: o predisporre detto emettitore per emettere una radiazione elettromagnetica ad impulsi; o prima dell'emissione di un impulso ricevere una radiazione elettromagnetica tramite detto ricevitore (3, 30} generando un segnale ricevuto di rumore (sr, SI, S2}; o comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore {sr, SI} con una prima soglia (Vsogiiai}; ed o emettere detto impulso se l'ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore è sotto detta prima soglia e non emettere detto impulso altrimenti.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, includente la fase di predisporre detto emettitore per emettere una radiazione elettromagnetica periodica ad impulsi, due impulsi consecutivi essendo distanziati di un primo intervallo di tempo (T0fr}.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui non emettere detto impulso comprende la fase di, nel caso in cui l'ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore (sr, SI} sia al di sopra della prima soglia (Vagliai}, ritardare l'emissione dell'impulso di un secondo intervallo di tempo {Tretry, Tz}.
4. Metodo secondo la rivendicazione 3, includente, successivamente alla fase di ritardare l'emissione di detto impulso, la fase di: successivamente al trascorso di detto secondo intervallo di tempo (Tretrvi Tz) e prima dell'emissione dell'impulso, ripetere le fasi di ricevere una radiazione elettromagnetica tramite detto ricevitore generando un segnale ricevuto di rumore; comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore con una prima soglia; e ritardare l'emissione dell'impulso di un secondo intervallo di tempo, un numero n di volte così da emettere detto impulso quando il segnale ricevuto di rumore prima della sua emissione ha una ampiezza al di sotto della prima soglia.
5. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, includente: o comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto con una prima soglia {Vsogiìai} durante un terzo intervallo di tempo (TeVai, Ts) direttamente precedente all'emissione di detto impulso.
6. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 2 a 5, includente le fasi di, se detto segnale di rumore è sotto detta prima soglia : o emettere detto impulso; o ricevere una radiazione elettromagnetica nel primo intervallo di tempo in corrispondenza all'emissione di detto impulso così da generare un segnale di misura (sm, S3); e o comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto di misura in corrispondenza all'emissione di detto impulso con una seconda soglia (K, sr+K = V^gììaz}.
7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui la fase di comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto di misura in corrispondenza all'emissione di detto impulso con una seconda soglia comprende comparare una ampiezza di detto segnale ricevuto di misura con una seconda soglia data dalla somma di una ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore prima dell'emissione di detto impulso ed un valore costante.
8. Metodo secondo la rivendicazione 6, includente le fasi di: o sottrarre una ampiezza di detto segnale ricevuto di misura in corrispondenza all'emissione di detto impulso con una una ampiezza di detto segnale ricevuto di misura; e o comparare la differenza con una seconda soglia costante.
9. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, includente, prima della fase di comparare una ampiezza di detto segnale elettromagnetico ricevuto di rumore con una prima soglia o prima della fase di comparare una ampiezza di detto segnale elettromagnetico ricevuto di misura con una seconda soglia, la fase di amplificare detto segnale ricevuto di rumore o di misura.
10. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, includente: o trasformare detto segnale ricevuto analogico in un segnale digitale.
11. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima soglia è dipendente dall'ampiezza massima di detto impulso, e/o da detto terzo intervallo di tempo e/o dalla seconda soglia e/o dal primo intervallo di tempo.
12. Sensore opto elettronico (1) includente: o un emettitore (2,20) atto ad emettere una radiazione elettromagnetica ad impulsi; o un ricevitore (3,30} atto a ricevere una radiazione elettromagnetica ed a trasformarla in un segnale elettrico ed includente un primo circuito rilevatore (5, 6, 32, 34} di un segnale di rumore (sr, SI, S2} corrispondente ad una radiazione elettromagnetica ricevuta prima dell'emissione di detto impulso; o un primo comparatore (7, 36} atto a comparare una ampiezza di detto segnale di rumore con una prima soglia (Vagliai}; ed o un circuito attuatore (40} configurato a comandare l'emettitore così da consentire l'emissione di un impulso al termine di detto primo intervallo di tempo solo se l'ampiezza di detto segnale di rumore è al di sotto di detta prima soglia ed a non consentirne l'emissione altrimenti.
13. Sensore optoelettronico {1} secondo la rivendicazione 12, in cui detto emettitore è atto ad emettere una radiazione elettromagnetica periodica ad impulsi distanziati tra loro di un primo intervallo di tempo (Toff}.
14. Sensore optoelettronico (1} secondo la rivendicazione 12 o 13, includente un circuito di ritardo, atto a comandare detto emettitore e a ritardare l'emissione dell'impulso di un secondo intervallo di tempo nel caso in cui l'ampiezza di detto segnale ricevuto di rumore sia al di sopra della prima soglia.
15. Sensore optoelettronico (1} secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui detto secondo intervallo di tempo è minore di detto primo intervallo di tempo.
16. Sensore optoelettronico (1) secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 15, in cui detto ricevitore include un secondo circuito rilevatore di un segnale di misura corrispondente ad una radiazione elettromagnetica ricevuta durante l'emissione di detto impulso; e detto ricevitore includente un secondo comparatore, atto a comparare una ampiezza di detto segnale di misura con una seconda soglia.
17. Sensore secondo la rivendicazione 16, in cui detta seconda soglia è data dalla somma di una ampiezza di detto segnale di rumore ricevuto prima dell'emissione di detto impulso ed una costante.
18. Sensore secondo la rivendicazione 16, in cui detta seconda soglia è una costante, ed includente un sommatore atto a sottrarre ad un segnale ricevuto dopo l'emissione di un impulso detto segnale di rumore ed un secondo comparatore atto a comparare la differenza con detta seconda soglia.
19. Sensore secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 18, in cui detto ricevitore include uno stadio amplificatore per amplificare detto segnale di rumore o di misura, e detto primo o detto secondo comparatore essendo posizionato a valle di detto stadio amplificatore.
20. Sensore optoelettronico (1} secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 19, comprendente un convertitore analogico/digitale atto a convertire detto segnale di rumore o di misura in un segnale digitale.
21. Sensore optoelettronico {1} secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 20, in cui detto impulso include un treno di impulsi ravvicinati tra loro di un quarto intervallo di tempo inferiore a detto primo intervallo di tempo.