RU2107258C1 - Фотобарьерный датчик - Google Patents
Фотобарьерный датчик Download PDFInfo
- Publication number
- RU2107258C1 RU2107258C1 RU95118673A RU95118673A RU2107258C1 RU 2107258 C1 RU2107258 C1 RU 2107258C1 RU 95118673 A RU95118673 A RU 95118673A RU 95118673 A RU95118673 A RU 95118673A RU 2107258 C1 RU2107258 C1 RU 2107258C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- photodetector
- sensor
- laser emitter
- photo
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
Использование: в области измерительной техники и конкретнее в системах АСУ ТП промышленных предприятий. Сущность изобретения: фотобарьерный датчик содержит в едином корпусе 5 импульсный лазерный излучатель 1, светофильтр 2 на длину волны лазерного излучателя 1, объектив 3, за которым расположен фотоприемник 4, селективный усилитель 6 и блок электроники 7. Причем луч лазерного излучателя 1 пересекает главную оптическую ось объектива 3, а положение фотоприемника 4 относительно объектива 3 выбирается таким образом, чтобы изображение пятна засветки лазерного излучателя 1 на объекте находилось в пределах площадки фотоприемника 4 только тогда, когда объект находится в заданном диапазоне расстояний до фотобарьерного датчика. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах АСУ ТП промышленных предприятий.
Известен фотобарьерный датчик [1] содержащий расположенные по разные стороны траектории движения объекта источник светового излучения и фотоприемник.
Недостатком такого фотобарьерного датчика является его невысокая надежность, обусловленная наличием двух разнесенных оптических блоков, подверженных вибрации, а также ограниченная область его использования из-за расположения источника светового излучения и фотоприемника по разные стороны от объекта.
Известен также фотобарьерный датчик [2] содержащий в едином корпусе источник модулированного по амплитуде светового излучения в виде светодиода, коллиматор, фотоприемник, селективный усилитель и блок электроники.
Недостаток данного фотобарьерного датчика заключается в том, что он также не обеспечивает высокой надежности. Это объясняется влиянием посторонних засветок, а также размытости или неопределенностью диапазона расстояний от объекта до датчика, в котором происходит его срабатывание.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности фотобарьерного датчика.
Поставленная задача достигается тем, что в фотобарьерном датчике, содержащем в едином корпусе источник модулированного по амплитуде светового излучения, объектив, за которым расположен фотоприемник, селективный усилитель и блок электроники, согласно изобретению в качестве источника светового излучения используется импульсный лазерный излучатель, луч которого пересекает главную оптическую ось объектива, перед которым расположен светофильтр, на длину волны излучения лазера, а положение фотоприемника относительно объектива выбирается таким образом, чтобы изображение пятна засветки лазерного излучателя на объекте находилось в пределах площадки фотоприемника только тогда, когда объект находится в заданном диапазоне расстояний до фотобарьерного датчика.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом, показывает, что заявляемое устройство отличается от известного тем, что в качестве источника светового излучения используется импульсный лазерный излучатель, луч которого пересекает главную оптическую ось объектива, перед которым расположен светофильтр, на длину волны излучения лазера, а положение фотоприемника относительно объектива выбирается таким образом, чтобы изображение пятна засветки лазерного излучателя на объекте находилось в пределах площадки фотоприемника только тогда, когда объект находится в заданном диапазоне расстояний до фотобарьерного датчика.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них отличительные признаки, присущие заявляемому решению, что позволило сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".
Заявляемое решение схематически изображено на чертеже.
Фотобарьерный датчик содержит импульсный лазерный излучатель 1, светофильтр 2, объектив 3 и фотоприемник 4. Все части датчика помещены в единый корпус 5, внутри которого располагаются селективный усилитель 6 и блок электроники 7.
Элементы заявляемого решения связаны между собой следующим образом. Лазерный излучатель 1 испускает луч когерентного монохроматического света, который формирует в случае присутствия объекта в рабочей зоне датчика на объекте пятно лазерной засветки. Далее с помощью объектива 3 изображение этого пятна формируется в плоскости чувствительной площадки фотоприемника. Причем светофильтр 2 пропускает на фотоприемник только излучение лазерного излучателя, диффузно отраженное от объекта. Фотоприемник 4 регистрирует данное световое излучение и формирует переменный электрический сигнал, модулированный по амплитуде с частотой повторения импульсов лазерного излучателя. Сигнал с фотоприемника попадает на селективный усилитель и далее - на блок электроники.
Фотобарьерный датчик работает следующим образом. Луч лазерного излучателя 1 образует на объекте пятно лазерной засветки, изображение которого с помощью объектива 3 формируется на площадке фотоприемника 4. Светофильтр 2 отсекает паразитные засветки с длиной волны излучения, отличной от излучения лазера 1, а селективный усилитель пропускает только модулированный электрический сигнал с частотой модуляции, равной частоте модуляции лазера. При изменении расстояния до объекта изображение пятна засветки смещается по площадке фотоприемника и существует такой диапазон расстояний до объекта, внутри которого данное изображение находится внутри указанной площадки фотоприемника. Таким образом наличие или отсутствие объекта определяется в фиксированном диапазоне расстояний до датчика.
Согласно заявляемому изобретению положение фотоприемника относительно объектива выбирается таким образом, чтобы изображение пятна засветки на объекте находилось в пределах площадки фотоприемника только тогда, когда объект находится в заданном диапазоне расстояний до фотобарьерного датчика. Проведенный расчет фотобарьерного датчика с параметрами:
Расходимость лазерного луча - 1 мрад
Диаметр лазерного луча - 1 мм
Расстояние h между оптическими осями объектива и лазерного луча - 40 мм
Угол между оптическими осями - 0,02 рад
Диаметр объектива - 40 мм
Фокусное расстояние объектива - 100 мм
Расстояние от объектива до площадки фотоприемника - 104 мм
Размеры площадки фотоприемника - 1,5 на 1,5 мм
показал, что диапазон расстояний, при которых изображение пятна лазерной засветки находится в пределах площадки фотоприемника, при заданном смещении Y2 центра этой площадки в плоскости осей и перпендикулярно оси объектива, является следующим:
при Y2 = 0,4 мм - 750...2300 мм
при Y2 = 0,6 мм - 650...2200 мм
при Y2 = 0,8 мм - 550...2050 мм
при Y2 = 1,0 мм - 500...1900 мм
Заявляемый фотобарьерный датчик реализуется следующим образом. В качестве лазерного излучателя используется He-Ne лазер, мощностью излучения 5 мВт, модуляция излучения которого осуществляется электрооптическим модулятором. Светофильтр 2 имеет полосу пропускания, равную длине волны излучения лазера (0,63 мкм). В качестве фотоприемника используется стандартный фотодиод, чувствительная площадка которого имеет размеры 1,5 мм на 1,5 мм. Объективом 3 служит линза с фокусным расстоянием 100 мм. Все детали датчика монтируются в единый корпус. Причем светофильтр, объектив и фотодиод объединены в оптический блок, который с помощью регулировочных винтов может быть повернут относительно оптической оси лазерного излучателя.
Расходимость лазерного луча - 1 мрад
Диаметр лазерного луча - 1 мм
Расстояние h между оптическими осями объектива и лазерного луча - 40 мм
Угол между оптическими осями - 0,02 рад
Диаметр объектива - 40 мм
Фокусное расстояние объектива - 100 мм
Расстояние от объектива до площадки фотоприемника - 104 мм
Размеры площадки фотоприемника - 1,5 на 1,5 мм
показал, что диапазон расстояний, при которых изображение пятна лазерной засветки находится в пределах площадки фотоприемника, при заданном смещении Y2 центра этой площадки в плоскости осей и перпендикулярно оси объектива, является следующим:
при Y2 = 0,4 мм - 750...2300 мм
при Y2 = 0,6 мм - 650...2200 мм
при Y2 = 0,8 мм - 550...2050 мм
при Y2 = 1,0 мм - 500...1900 мм
Заявляемый фотобарьерный датчик реализуется следующим образом. В качестве лазерного излучателя используется He-Ne лазер, мощностью излучения 5 мВт, модуляция излучения которого осуществляется электрооптическим модулятором. Светофильтр 2 имеет полосу пропускания, равную длине волны излучения лазера (0,63 мкм). В качестве фотоприемника используется стандартный фотодиод, чувствительная площадка которого имеет размеры 1,5 мм на 1,5 мм. Объективом 3 служит линза с фокусным расстоянием 100 мм. Все детали датчика монтируются в единый корпус. Причем светофильтр, объектив и фотодиод объединены в оптический блок, который с помощью регулировочных винтов может быть повернут относительно оптической оси лазерного излучателя.
Благодаря тому, что в предлагаемом фотобарьерном датчике оптические оси объектива и лазерного излучателя наклонены по отношению друг к другу, диапазон расстояний, в котором происходит обнаружение объекта, имеет резкие границы, определяемые положением фотоприемника относительно объектива, что в свою очередь повышает надежность датчика.
Дополнительным достоинством предлагаемого фотобарьерного датчика является его высокая помехозащищенность от паразитных засветок, например от горячего металлопроката.
Claims (1)
- Фотобарьерный датчик, содержащий в едином корпусе источник модулированного по амплитуде светового излучения, объектив, за которым расположен фотоприемник, селективный усилитель и блок электроники, отличающийся тем, что в качестве источника светового излучения использован импульсный лазерный излучатель, установленный с возможностью пересечения его луча с главной оптической осью объектива, перед которым расположен светофильтр с полосой пропускания, равной длине волны излучения лазерного излучателя, а фотоприемник расположен относительно объектива таким образом, чтобы при заданном диапазоне расстояний от объекта до фотобарьерного датчика сформированное объективом изображение пятна засветки лазерного излучателя на объекте находилось в пределах площадки фотоприемника.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95118673A RU2107258C1 (ru) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | Фотобарьерный датчик |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95118673A RU2107258C1 (ru) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | Фотобарьерный датчик |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95118673A RU95118673A (ru) | 1997-10-20 |
RU2107258C1 true RU2107258C1 (ru) | 1998-03-20 |
Family
ID=20173441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95118673A RU2107258C1 (ru) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | Фотобарьерный датчик |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2107258C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2797066C1 (ru) * | 2022-10-21 | 2023-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью "МАШ ЮНИТ" | Устройство контроля дверного проема лифтов на основе фотозавесы |
-
1995
- 1995-10-31 RU RU95118673A patent/RU2107258C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2. Фотодатчик ФШ45, Техническое описание и инструкция по эксплуатации, Х52.553.145ТО, ОПТП "Уралчерметавтоматика", 1991. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2797066C1 (ru) * | 2022-10-21 | 2023-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью "МАШ ЮНИТ" | Устройство контроля дверного проема лифтов на основе фотозавесы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3169082B2 (ja) | 距離測定装置 | |
EP2708916B1 (en) | Distance Measurement Apparatus | |
CA2770788A1 (en) | Method and apparatus for controlling laser transmissions for enhanced safety | |
CA2363928A1 (en) | System and method for ultrasonic laser testing using a laser source to generate ultrasound having a tunable wavelength | |
RU2319158C2 (ru) | Оптический измерительный преобразователь смещения | |
SE9803162L (sv) | Elektronisk distansmätanordning | |
CN101458330A (zh) | 激光距离测量器 | |
US6687033B2 (en) | Optical scanning device | |
EP3591425A1 (en) | Laser ranging system utilizing sensor in same optical path as emitting laser | |
GB1512245A (en) | Detection of backscattered radiation | |
CN108710118A (zh) | 一种激光雷达 | |
KR100951243B1 (ko) | 레이저 측량장치 | |
EP2793042B1 (en) | Positioning device comprising a light beam | |
CN110857978A (zh) | 单mems反射镜芯片级激光雷达 | |
RU173766U1 (ru) | Устройство лазерной локации заданной области пространства | |
EP3271749B1 (en) | Multiple-beam triangulation-based range finder and method | |
US3614212A (en) | Oscillating light beam generating device | |
RU2107258C1 (ru) | Фотобарьерный датчик | |
SE0004702L (sv) | Sätt och anordning för testning med ultraljudlaser | |
EP0608233A1 (en) | Apparatus for locating an object, and light transmitter | |
JP2002040136A (ja) | 反射測定装置 | |
US3517998A (en) | Optical doppler radar device | |
JPH04218790A (ja) | 距離測定装置 | |
SE8901554D0 (sv) | Laservarnare | |
RU186704U1 (ru) | Устройство лазерной локации заданной области пространства |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111101 |