KR20220141850A

KR20220141850A - 다중 채널 프로그래밍 가능 검출 센서

Info

Publication number: KR20220141850A
Application number: KR1020227031775A
Authority: KR
Inventors: 유리 시벤키
Original assignee: 포톤 컨트롤 인코퍼레이티드
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2022-10-20
Also published as: WO2021163794A1; US20220381943A1; CN115066594A; EP4107488A1; EP4107488A4; JP2023515799A; CA3166946A1

Abstract

본 발명은 단일 보드 다중 채널 프로그래밍 가능 감지 센서에 관한 것이다.
센서는 이미터 드라이버에 작동 가능하게 연결된 프로세서, 및 프로그램에 응답하여 센서의 하나 이상의 작동 파라미터를 제어하기 위한 광검출기를 포함한다. 센서는 원하는 수준의 광이 감쇠되거나 광섬유 센서 시스템을 통해 전송될 때 TTL 신호를 출력한다. 프로세서는 미리 설정된 신호 차이와 실제 값에 기초하여 아날로그 고속 비교기 회로의 센서에 의해 검출된 신호의 트리거 레벨을 임계값으로 설정한다.

Description

다중 채널 프로그래밍 가능 검출 센서

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 2월 19일 출원된 미국 가특허출원 제62/978,527호의 우선권을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.

본 발명은 일반적으로 검출 센서, 보다 구체적으로는 단일 보드에서 시행될 수 있고, 고속 응답 시간을 제공하고, 예를 들어 콘트라스트 애플리케이션에서 투과형 및 반사형 광섬유 센서와 호환될 수 있는, 다중 채널 프로그램 가능 검출 센서에 관한 것이다.

물체 검출 센서, 특히 광전 원리에 기초한 센서는 공지되어 있으며, 여러 옵션이 이용 가능하다. 이러한 센서는 다양한 측정 및 제어 기능을 위해 업계에서 널리 사용되고 있다. 이러한 용도의 예는 컨베이어 벨트에서 물체를 검출하는 것이다. 광전 센서는 검출 표적에 의해 주기적으로 차단되는 변조된 광선을 생성한다. 센서에는 센서로 복귀되는 광을 수신하는 광 수신 장치가 있다. 센서로 복귀된 광은 표적 물체의 존재 여부를 측정한다. 센서에는 또한 광센서로 복귀된 광을 나타내는 전자 신호를 제공하는 회로가 포함되어 있다.

물체가 광빔을 차단할 때의 전형적인 애플리케이션에서는, 이는 광센서의 "표적" 상태로 지칭될 수 있다. 광빔이 차단되지 않을 때 광센서는 "배경" 상태에 있는 것으로 지칭될 수 있다. 다른 애플리케이션에서, 두 상태는 각각 상이한 반사율을 갖는 두 표적에 대응할 수 있다. 배경 상태와 비교할 때, 표적 상태에서 광 센서에 의해 생성되는 전자 신호의 레벨 또는 크기에 차이가 있다. 이 차이를 "콘트라스트"라고 지칭할 수 있다. 광센서는 또한 제어 신호로 사용될 수 있는 출력 신호를 생성하기 위한 전자 회로를 포함한다. 예를 들어, 광센서는 웨이퍼가 통과할 때를 검출하기 위해 사용되는 광센서의 출력 신호와 함께 웨이퍼 처리 사이클 동안 웨이퍼를 검출하기 위해 사용될 수 있다.

광센서의 출력은, 검출된 광이 표적 상태로부터 배경 상태로 또는 그 반대로 변할 때 변화한다. 출력이 변화되는 신호 레벨을 신호 임계값이라고 지칭한다. 일반적으로 이 임계 신호 레벨은 광센서 제조업체에서 미리 설정한다.

종래 기술의 검출 센서에는 센서의 특정 동작 파라미터를 조정하기 위한 메커니즘뿐만 아니라 센서의 동작 모드를 조정하기 위한 메커니즘 또는 장치가 제공되어 왔다. 종래 기술의 광센서에서 조정 가능한 특성 중에는 센서로 복귀되고 센서에 의해 수신된 광의 결과로 생성되는 전자 신호를 증폭하거나 증가시키는 증폭기의 이득(gain)이 있다.

또한, 광원 구동 전류는 최상의 검출 조건을 얻을 수 있어 센서 동적 범위를 증가시키고 신호 대 노이즈 비를 증가시킨다. 사용자가 적절한 신호 증폭 및 출력 작동을 설정할 수 있도록 센서 작동 모드 및 작동 특성의 조정이 필요하다. 일반적으로, 종래의 해결책에서는 센서의 다양한 작동 모드 및 특성을 설정하도록 수동으로 작동 가능한 복수의 스위치가 센서에 제공되었다.

보다 최근에, 증폭기 이득을 자동으로 변화시킬 수 있고, 각 이득 레벨에서 표적 및 배경 상태 모두에서 전기 신호의 값을 측정하고, 각 이득 레벨에서 신호의 차이를 비교하고, 그리고 특정 애플리케이션에 대한 증폭기 이득을 설정할 수 있는 마이크로컨트롤러를 갖는 검출 센서가 이용 가능하다. 이러한 센서 중 하나의 예가 미국 특허 제5,281,810 호에 개시되어 있다. 이 유형의 센서는 표적 조건과 배경 조건 간의 신호 차이가 상대적으로 작은 경우에 특히 유용하다. 이러한 유형의 애플리케이션은 저 콘트라스트 애플리케이션이라고 불리우며, 증폭기가 포화되지 않도록 주의 깊게 증폭기의 이득을 조정할 필요가 있다. 이는 또한 두 조건들 간의 콘트라스트 또는 차이를 최대화할 수 있다. 이 새로운 세대의 센서에는 일반적으로 수동 오버라이드가 있으므로, 사용자가 조건이 최대 이득 설정을 필요로 하거나 가능하게 할 것이라고 결정할 때, 운영자가 센서의 초과 이득 성능을 최대화하는 설정으로 이득을 조정할 수 있다. 이 새로운 세대의 센서에는 일반적으로 센서의 다양한 작동 파라미터와 작동 모드를 설정하는 여러 스위치 장치가 있다.

검출 센서의 설치에 필요한 공간을 최소화하기 위해 검출 센서의 크기를 줄이기 위한 노력이 계속되어 왔다. 센서가 작아짐에 따라, 스위치 및 조정 메커니즘에 사용할 수 있는 공간이 줄어든다. 따라서 최소한의 스위칭 장치로 센서의 다중 기능 프로그래밍을 가능하게 하는 시스템이 유리할 것이다.

전술한 결점 또는 단점 중 적어도 하나를 해결하는 것이 본 발명의 목적이다.

발명의 개요

본 발명은 물체 검출 센서에 관한 것이다. 이러한 센서는 일반적으로 물체의 존재, 부재 또는 상태를 검출하기 위해 산업 및 상업용 애플리케이션에서 사용된다. 특히, 본 발명은 초음파와 같은 다른 유형의 센서가 그 범위 내에서 고려되지만, 광전 원리 하에서 작동하는 검출 센서에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 센서의 원하는 최적의 작동 모드 및 파라미터를 설정하기 위해 사용자에 의해 쉽고 신속하게 프로그래밍될 수 있는 물체 검출 센서에 관한 것이다.

일 양태에서, 복수의 독립적인 채널을 포함하는 전자 보드를 포함하는 검출 센서가 제공되고, 각각의 채널은 이미터(emitter) 및 검출기를 포함하고, 각각의 채널은 프로세서에 의해 프로그래밍 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시형태들을 설명할 것이다.
도 1은 광 감지 애플리케이션의 개략도이다.
도 2는 다중 채널 감지 보드의 개략도이다.
도 3은 다중 채널 감지 보드용 마이크로컨트롤러의 실시예에 대한 개략도이다.
도 4는 다중 채널 감지 보드용 DAC의 실시예에 대한 회로도이다.
도 5는 다중 채널 감지 보드를 위한 제어 회로(예를 들어, 발광 다이오드(LED) 구동 회로)의 예에 대한 회로 개략도이다.
도 6은 다중 채널 감지 보드에 대한 광 검출의 예에 대한 회로 개략도이다.
도 7은 다중 채널 감지 보드용 신호 증폭 회로의 예에 대한 회로 개략도이다.

본 발명은 물체에 의해 차단되거나 물체로부터 반사되도록 의도된 광 신호를 생성하기 위한 이미터를 구비한 검출 센서; 및 센서로 복귀된 신호(예를 들어, 반사된/관통 광)에 기초하여 물체의 존재, 부재 또는 상태를 나타내는 전자 신호를 생성하기 위한 검출기를 포함한다. 다중 독립 채널(각각 이미터 및 검출기가 있음)이 있는 단일 보드는 센서 채널의 다기능 프로그래밍을 제공하고 프로세서에 입력되는 프로그래밍 신호를 생성한다. 프로세서는 이미터, 검출기, 및 프로그래밍 신호에 응답하여 센서의 하나 이상의 작동 특성을 제어하기 위한 스위칭 장치에 작동 가능하게 연결된다.

스위칭 장치는 컴퓨터 또는 마이크로컨트롤러와 같은 외부 장치로부터 전송된 일련의 명령을 통해 제어되는 소프트웨어 또는 단일 수동 작동 푸시 버튼과 같은 단일 스위치를 포함할 수 있다. 전자 신호를 생성하는 검출기는 가변 이득 증폭기를 추가로 갖고, 그리고 전자 신호는 센서의 제1 상태를 나타내는 제1 레벨 및 센서의 제2 상태를 나타내는 제2 레벨을 갖는다. 이 두 상태는 각각 표적 상태 및 배경 상태라고 지칭될 수 있는 것에 해당한다. 프로세서는 두 상태에서 전자 신호의 레벨을 비교하고, 가변 이득 증폭기의 이득을 최적 이득 설정으로 조정하는 신호를 제공한다. 프로세서는 낮은 콘트라스트 이득을 최대화하거나 센서의 높은 초과 이득 성능을 최대화하기 위해 이득 설정을 선택한다. 프로세서는 또한 두 상태의 전자 신호 비교에 기초하여 센서 신호 임계값 및 히스테리시스 값을 설정한다.

일 실시형태에서, 표적 물체로부터 반사되거나 표적 물체에 의해 차단되도록 의도된 일정한 광 신호를 제공하기 위해 발광기를 구비한 광전 검출 센서가 제공될 수 있다. 센서는 복귀된 광을 수신하는 광검출기 및 복귀된 광을 나타내는 신호를 생성하는 전자 회로를 포함한다. 전자 회로에는 증폭 이득이 상이한 적어도 2 증폭 단계가 있다. 마이크로컨트롤러는 디지털-아날로그 변환기(DAC)와 함께 프로세서로 사용되어 만족스러운 광 조건을 달성하는 LED 구동 전류를 설정할 수 있다. 센서에는 시스템 상태를 나타내는 2개(또는 그 이상)의 LED뿐만 아니라 각 독립 채널에 대한 LED가 제공될 수 있다.

따라서 본 발명의 시스템은 전기 신호를 온보드 프로세서(예를 들어, 마이크로컨트롤러) 또는 광원 제어 회로, 다중 광검출기 신호 증폭 단계, 및 검출기 회로, 예를 들어 아날로그 비교기 회로에 직접 전송함으로써 프로그래밍 가능한 다기능 검출 센서를 제공한다.

도면을 참조하면, 도 1a는 광학 감지 애플리케이션(10)의 실시예를 도시한다. 이 실시예에서 애플리케이션(10)은 물체의 존재 또는 부재를 검출하기 위해, 표면 반사 또는 표면 사이의 콘트라스트의 차이를 검출하기 위해, 또는 기타 적절한 광학 감지 애플리케이션을 위해 다중 채널 프로그래밍 가능 검출 센서(12)(또는 간단히, "다중 채널 센서"(12))를 사용한다. 다중 채널 센서(12)는 광원을 생성하고 전술한 바와 같이 신호를 검출하는 데 사용되는 전자 보드(16)를 포함하는 하우징(14)을 포함한다. 이 실시예에서 다중 채널 센서(12)는 다중 채널 센서(12)를 작동하고 그로부터 데이터를 수신하기 위해 외부 컴퓨터 또는 시스템(미도시)에 의해 사용될 수 있는 제어 라인(18)에 연결된다. 제어 라인(18)을 사용하여 임계값을 설정하는 것은, 예를 들어 촉각 푸시 버튼, 소프트웨어 인터페이스 또는 다른 스위치를 사용하여 수행될 수 있다. 광섬유 송신 케이블(20) 및 광섬유 수신 케이블(22)은 광원(들)을 제공하고 검출된 광을 수신하도록 전자 보드(16)에 연결하기 위해 하우징(14) 내부로 공급될 수 있다. 하우징(14)은 채널들 사이의 광 혼선(crosstalk)을 방지하기 위해 차광 구획을 포함할 수 있음을 이해할 수 있다. 제어 라인(18)은 하우징(14)의 측면에 부착된 인터페이스 전기 커넥터를 사용하여 제공될 수 있다. 애플리케이션(10)의 다양한 실시예, 예를 들어 빔 투과형 센서(도 1b), 반사형 센서(도 1c), 역반사형 센서(도 1d) 및 제한 반사형 센서(도 1e)가 도 1b 내지 도 1e에 도시되어 있다. 이러한 경우에, 감지 물체(26)는 센서에 대해 움직이고, 따라서 하나 이상의 광원(24)에 의해 검출될 수 있다.

도 2는 전자 보드(16)의 구조의 실시예를 제공한다. 이 예시적인 구성에서, 마이크로컨트롤러와 같은 프로세서(40)는 파라미터를 설정하고, 이를테면 입력/출력 라인(42)을 통해 외부 인터페이스와 통신하기 위해 제공된다. 프로세서(40)는 이미터 회로(46), 증폭 회로(52), 아날로그 비교기(44), 및 온도 센서(53)에 연결된다. 보드(16)는 하나 이상의 채널을 선택하기 위한 스위칭 장치를 포함할 수 있다. 이 스위칭 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 별도의 장치(도시되지 않음)이거나 모든 채널에 대한 인터페이스(55)가 컨트롤러(예를 들어, 프로세서(40))에 직접 연결할 수 있다. 이 실시예에서 프로세서(40)는 펌웨어를 사용하여 채널 간의 스위칭을 수행할 수 있다. 이 실시예에서, 각 채널은 LED(48)를 통한 전류 및 이에 따라 광원 케이블(들)(20)(예를 들어, 광섬유)을 통한 광도(light intensity)를 조절하여 LED(48)를 통해 광원 신호(들)(24)를 제공하는 이미터 회로(46)에 대한 입력을 포함한다. 물체(26)에 의해 차단되거나 반사된 광은 수광 케이블(들)(22)(예를 들어, 광섬유)을 통해 전송된 다음, 증폭 회로(52)에 공급되는 센서(50), 예를 들어 광센서 또는 광검출기에 의해 검출된다. 증폭 회로(52)는 센서(50)의 검출된 광에 기초하여 처리된 신호를 생성한다. 증폭 회로(52)는 또한 보드(16)의 파라미터를 조정하기 위한 피드백을 제공하기 위해 프로세서(40)에 연결된다.

도 2를 참조하면, 프로세서(40)는 임계값을 설정하고 이 신호를 비교기(44)에 보낼 수 있다. 증폭 회로(52)로부터의 신호는 출력 신호가 전송될 때 즉각적인 결정이 이루어질 수 있는 비교기(44)에 결합된다. 이것은 센서(12)가 비교적 신속한 응답을 달성하도록 한다. 또한, 증폭 회로(52)로부터의 신호는 아날로그에서 디지털로 변환되거나 프로세서(40)에 공급되며, 이 프로세서(40)는 진단을 위해 내장된 기능 및 광도 조정을 위한 피드백 루프를 가질 수 있다. LED 표시등(54)은 프로세서(40)에 연결될 수 있고, 임계값에 도달하면 켜지고 출력 신호가 생성되거나 표시 LED(54)는 아날로그 비교기 회로 출력으로부터 직접 구동될 수 있다.

도 3 내지 7의 개략도를 참조하면, 일 실시예에서 전자 보드(16)의 동작이 제공될 것이다. 프로세서(40)의 주요 기능(예를 들어, 마이크로컨트롤러 사용)은 일반적으로 도 2에 도시된 바와 같이 파라미터를 설정하고 외부 인터페이스와 통신하는 것이다.

DAC U5(도 4에 표시)는 SPI 버스를 통해 시스템 마이크로컨트롤러 U1(도 3에 표시)으로부터 제어되어 디지털 코드에 비례하고, 시스템 접지에 대해 0 내지 +3.3 VDC(이 실시예에서) 범위의 출력 전압을 생성한다. 이 전압은 아날로그 스위치(U12_LED_DRV1) 및 전압 분배기(R23,R25)를 통해 연산 증폭기(U11)(도 5 참조, 단일 마이크로컨트롤러에 연결된 각 채널 및 입력 신호에 동일한 회로를 사용할 수 있음)의 비반전 입력에 적용된다. 이로 인해 연산 증폭기는 LED D2를 통해 안정적인 DC 전류를 강제 실행하여 전류 감지 저항(R27)의 전압 강하가 연산 증폭기의 비반전 입력의 전압과 동일하게 한다. 따라서 이 실시예에서 LED를 통한 DC 전류는 0 내지 약 100 mA 에서 제어된다. LED의 광도는 전류의 선형 함수이기 때문에 광 출력은 마이크로컨트롤러(U1)에 의해 제어된다. U12 스위치는, LED_EN1 신호가 마이크로컨트롤러로부터의 고속 논리 출력에 연결되기 때문에, 매우 정확한 순간에 LED D2를 켜거나 끄는 데 사용된다.

LED에 의해 방출된 광은 광학 시스템을 통해 유닛으로 복귀하고, 광다이오드(D7)(도 6 참조)에 부딪히며, 이는 조명 레벨에 비례하는 DC 전류를 생성한다. 이 전류는 트랜스임피던스 증폭기(U31A)에 공급되고, 증폭기(U31A)의 출력(핀 1)에서 DC 전압으로 변환된다. 이 전압은 R97, C106, R94 및 C104로 구성된 2극 저역 통과 필터에 의해 필터링되고, 이득이 피드백 회로(R99, R104, R106)에 의해 결정되는 전압 증폭기(U28C)에 공급된다. 아날로그 스위치(U38)를 사용하여 피드백 저항을 전환하여 두 가지 다른 이득 설정을 실현할 수 있다.

증폭기의 전압 출력은 ADC U44(도 7 참조)로 공급되고 윈도우 비교기 (U39)(도 6 참조)의 입력에도 인가된다. 단안정(U36) 입력에 공급하는 비교기의 출력과 해당 출력은 RS 쌍안정(U37)에 대한 입력으로 사용된다. U36 및 U37이 주목할만한 한데, 그 이유는 이 회로가 비교기 임계값 레벨 조작과 함께 비교기 출력에 추가적인 유연성과 노이즈 내성을 제공할 수 있기 때문이다. COMP-OUT 신호는 논리 회로에서 센서의 상태를 결정하는 데 추가로 사용된다.

따라서 본 명세서에 설명된 보드(16)는 이러한 채널이 여러 채널에 대한 일부 공통 회로(즉, 전원 공급 장치, 프로세서, 입력 및 출력 메커니즘, 보드, 인클로저)를 공유할 수 있도록 하는 다중 채널 센서를 통합한다. 개별 센서의 조립과 비교할 때, 이는 특정 애플리케이션(10)에서 비용 절감 및 공간 절약을 달성할 수 있다.

더욱이, 종래의 해결책과는 달리, 다중 채널 센서(12)는 변조되지 않은 광을 사용하고, 이는 잠재적으로 보다 신속한 반응 시간(따라서 타이밍 분해능(resolution) 향상)을 달성한다. 이는 변조된 시스템에서 궁극적인 타이밍 분해능이 일반적으로 변조 주파수에 의해 제한되기 때문이다.

방출된 광 신호의 강도를 (잠재적으로, 동적으로) 조정하기 위해 DAC를 사용함으로써, 다양한 광 경로 손실에 대한 보상을 가능하게 하고, 검출 회로에 최적의 입력 신호 레벨을 제공하는 것을 돕는다.

2개의 증폭기(하나는 트랜스임피던스 증폭기이고, 다른 하나는 전압 증폭기임) 간에 수신된 신호 처리를 분할하면, 유사한 부품을 사용하는 단일 스테이지 설계에서 가능한 것보다 더 높은 대역폭(미세한 타이밍 분해능에 필요함) 및 더 나은 정확도를 달성한다. 전압 증폭기는 또한 이득 조정을 위한 편리한 메커니즘을 제공한다.

각 채널에 별도의 조정(즉, ADC + 프로세서) 및 검출(하드웨어 비교기 및 출력 논리) 회로와 방법을 사용하여 편리성(잠재적으로 완전 자동 드라이브 레벨, 증폭 및 검출 임계값 설정 포함)과 고속 작동을 모두 달성한다.

2개의 서로 다른 조정 가능한 검출 임계값(상승 및 하강)을 사용하면 광범위하게 변하는 조건(예를 들어, 빠르고 느리게 움직이는 표적)에서 작동할 수 있게 한다. 비교기는 일반적으로 입력 신호가 느리게 변하는 동안 출력 채터(chatter)를 방지하기 위해 고정 임계값 히스테리시스와 함께 사용되지만, 위에서 설명한 설계는 성능을 향상시키는 에지-검출 논리 회로와 결합된 완전히 조정 가능한 임계값을 제공한다.

더욱이, 완전한 전자 제어(즉, 기계적 조정 없이)는 센서(12)의 크기의 최소화를 가능하게 하고, 그 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 설명된 시스템은 또한 펌웨어를 사용하여 주변 온도 변화의 영향을 보상할 수 있다. 도 6을 다시 참조하면, 주변 온도 변화로 인해, LED 광도뿐만 아니라 D7 광다이오드 암전류 값이 변경된다. 이는 실제로 주변 온도 변화에 따라 트랜스임피던스 증폭기(U31A)의 출력에서 수정된 전압 레벨로 변환된다. 마이크로컨트롤러는, 도 2의 온도 센서(53)로부터의 주변 온도 정보뿐만 아니라 그에 상응하는 비례 U28C 출력 전압을 모니터링 함으로써, 도 5의 D2 LED를 통해 전송되는 전류를 조정할 수 있으므로, 전체 환경 온도 범위에서 센서 상태 검출의 정확도를 유지한다.

예시의 단순함과 명료함을 위해, 적절하다고 생각되는 경우, 참조 번호는 대응 또는 유사한 요소를 나타내기 위해 도면에서 반복될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항이 제시된다. 그러나 본 명세서에 기재된 실시예는 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 다른 실시예에서, 잘 알려진 방법, 절차 및 구성요소는 본 명세서에 설명된 실시예를 불명료하게 하지 않도록 상세하게 설명되지 않았다. 또한, 설명은 본 명세서에 설명된 실시예의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.

본 명세서에 사용된 실시예 및 대응하는 도면은 단지 예시를 위한 것임을 이해할 것이다. 본 명세서에 표현된 원리를 벗어나지 않으면서 다른 구성 및 용어가 사용될 수 있다. 예를 들어, 구성 요소와 모듈은 이러한 원칙에서 벗어나지 않고 다른 연결로 추가, 삭제, 수정 또는 배열될 수 있다.

명령을 실행하는, 본 명세서에 예시된 임의의 모듈 또는 구성요소는 저장 매체, 컴퓨터 저장 매체, 또는 예를 들어 자기 디스크, 광 디스크 또는 테이프와 같은 데이터 저장 장치(제거 가능 및/또는 제거 불가능)와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하거나 그렇지 않으면 그에 액세스할 수 있다는 것을 생각할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 이동식 및 비이동식 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체의 예로는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, 디지털 다목적 디스크(DVD) 또는 기타 광학 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 기타 자기 저장 장치, 또는 원하는 정보를 저장하는 데 사용할 수 있고 애플리케이션, 모듈 또는 둘 모두에서 액세스할 수 있는 기타 모든 매체가 있다. 임의의 그러한 컴퓨터 저장 매체는 센서(14)의 일부, 센서(14)의 임의의 구성요소 또는 이와 관련된 구성요소 등이 될 수 있거나 센서에 액세스하거나 연결할 수 있다. 본 명세서에 설명된 임의의 애플리케이션 또는 모듈은 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체에 의해 저장되거나 보유될 수 있는 컴퓨터 판독 가능/실행 가능 명령어를 사용하여 구현될 수 있다.

본 명세서에 설명된 흐름도 및 다이어그램의 단계 또는 동작은 단지 예시일뿐이다. 위에서 설명한 원칙에서 벗어나지 않고 이러한 단계 또는 작동에 많은 변형이 있을 수 있다. 예를 들어, 단계가 다른 순서로 수행되거나 단계가 추가, 삭제 또는 수정될 수 있다.

상기 원리가 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 첨부된 특허청구범위에 요약된 바와 같이 이의 다양한 수정이 당업자에게 명백할 것이다.

10: 애플리케이션 12: 검출 센서
14: 하우징 16: 전자 보드
18: 제어 라인 20: 광원 케이블
22: 광수신 케이블 24: 광원 신호
26: 물체 40: 프로세서
42: 입출력 선 44: 비교기
46: 이미터 회로 48: LED
50: 센서 52: 증폭 회로
53: 온도 센서 54: LED 표시 등
55: 인터페이스

Claims

프로세서, 상기 프로세서에 의해 또는 별도로 제공되는 스위칭 장치, 및 상기 프로세서 및/또는 상기 스위칭 장치에 작동 가능하게 연결된 복수의 독립 채널로서, 각 독립 채널은 광원을 제공하기 위한 이미터 및 광원과 상호 작용하는 물체에 의해 차단되거나 반사되는 수신 광을 처리하기 위한 검출기가 있는 복수의 독립 채널을 갖는 전자 보드를 포함하고;
각 채널은 상기 프로세서에 의해 개별적으로 프로그래밍 가능하고, 그리고
상기 스위칭 장치는 검출 센서에 입력된 프로그래밍 신호에 응답하여 검출 센서의 하나 이상의 동작 특성을 제어하도록 구성되는 검출 센서.
제1항에 있어서,
상기 전자 보드는 수신된 광을 하나 이상의 센서 신호 임계값과 비교하기 위한 비교기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
제2항에 있어서,
상기 비교기는 복수의 서로 다른 조정 가능 신호 임계값을 사용하는 것을 특징으로 하는 센서.
제3항에 있어서,
상승 임계값 및 하강 임계값을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미터는 발광 다이오드(LED)를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출기는 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 독립 채널은 변조되지 않은 광을 이용하는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 보드는 방출된 광의 강도를 조정하기 위해 상기 독립 채널에 작동 가능하게 결합된 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
제8항에 있어서,
제5항에 종속하는 경우, DAC는 상기 방출된 광의 강도를 제어하기 위해 LED 구동 회로에 작동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 보드는 상기 수신된 광으로부터 생성된 수신 신호를 증폭하기 위해 적어도 하나의 증폭기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
제10항에 있어서,
상기 적어도 하나의 증폭기는 피드백 신호를 상기 프로세서에 제공하는 것을 특징으로 하는 센서.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 수신된 신호는 한 쌍의 증폭기에 의해 분할되어 처리되는 것을 특징으로 하는 센서.
제12항에 있어서,
이득 조정을 위해 트랜스임피던스 증폭기 및 전압 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 보드는 상기 복수의 독립 채널 각각에 대한 별도의 조정 및 검출 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세서는 주변 온도 변화의 영향을 보상하기 위해 상기 이미터를 통해 전송된 전류를 조정하기 위해 적어도 하나의 증폭기의 출력 전압을 모니터링 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서.
검출 센서는 전자 보드를 포함하고, 상기 전자 보드는 프로세서, 상기 프로세서에 의해 또는 별도로 제공되는 스위칭 장치, 및 상기 프로세서 및/또는 상기 스위칭 장치에 작동 가능하게 연결된 복수의 독립 채널로서, 각 독립 채널은 광원을 제공하기 위한 이미터 및 광원과 상호 작용하는 물체에 의해 차단되거나 반사되는 수신된 광을 처리하기 위한 검출기를 갖는 복수의 독립 채널을 포함하고, 각 채널은 프로세서에 의해 별도로 프로그램 가능한, 검출기 센서의 복수의 독립 채널 중 하나를 선택하는 단계;
상기 검출 센서에 입력된 프로그래밍 신호에 응답하여 상기 검출 센서의 하나 이상의 동작 특성을 제어하기 위해 상기 프로세서 및/또는 상기 스위칭 장치를 사용하는 단계;
상기 독립 채널 중 하나의 이미터를 사용하여 상기 광원을 제공하는 단계; 및
상기 수신된 광을 수신하여 처리하는 단계
를 포함하는 신호 검출 방법.
제16항에 있어서,
상기 전자 보드는 비교기를 추가로 포함하고, 상기 방법은 수신된 광을 하나 이상의 센서 신호 임계값과 비교하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 비교기는 복수의 상이한 조정 가능한 신호 임계값을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서,
상승 임계값 및 하강 임계값을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미터는 발광 다이오드(LED)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출기가 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 독립 채널은 변조되지 않은 광을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 보드는 상기 독립 채널들에 작동 가능하게 결합된 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 추가로 포함하고, 상기 방법은 상기 DAC를 사용하여 방출된 광의 강도를 조정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제23항에 있어서,
제20항에 종속되는 경우, 상기 DAC는 방출된 광의 강도를 제어하기 위해 LED 구동 회로에 작동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 보드는 적어도 하나의 증폭기를 추가로 포함하고, 상기 수신된 광으로부터 생성된 수신 신호를 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 적어도 하나의 증폭기는 피드백 신호를 프로세서에 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 수신 신호는 한 쌍의 증폭기에 의해 분할되어 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
제27항에 있어서,
이득 조정을 위해 트랜스임피던스 증폭기 및 전압 증폭기를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 보드는 복수의 독립 채널 각각에 대한 별도의 조정 및 검출 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세서가 적어도 하나의 증폭기의 출력 전압을 모니터링 하여 주변 온도 변화의 영향을 보상하기 위해 이미터를 통해 전송된 전류를 조정하게 하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.