紅外雙束定距離的感應器的製作方法

2023-09-21 15:10:00 2

專利名稱：紅外雙束定距離的感應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種紅外感應器，特別是涉及一種紅外雙束定距離的感應器。
背景技術：
紅外感器可應用於需要對人體靠近進行精確定位的場所，如感應潔具、ATM機、 自動門鈴、防盜報警等。目前在上述場所應用的紅外感應器一般採用主動式紅外感應方式 或者位置敏感檢測器件，其處理過程是紅外發射器發射一定波長的紅外線，經人體反射後， 通過紅外接收器判斷該反射信號強度或計算感應距離，來實現自動感應判斷。這類型的紅 外感應器存在的問題是對不同顏色、不同粗糙度的物體反應敏感度不同，白色的、表面光 滑的物體對紅外光的反射強，表現為感應距離遠；黑色的、表面存在漫反射的物體對紅外光 的反射弱，表現為感應距離短、甚至不感應，因此影響產品的正常使用。發明內容本實用新型為了克服上述現有技術之不足，提供一種預先設定感應距離和被測物 寬度，從而實現對黑色和表面存在漫反射物體進行準確判斷的紅外雙束定距離的感應器。為了達到上述目的，本實用新型紅外雙束定距離的感應器的技術方案為紅外雙束定距離的感應器，所述感應器包括單片機、兩組對稱設置的發射管和接 收管，發射管和接收管均處於同一直線上，兩發射管位於兩接收管內側，發射管由發射控制 器連接單片機，接收管由接收電路連接單片機；發射管到被測物的垂直距離即感應距離為 H，兩發射管發射的紅外線分別與被測物Cp C2兩端相交，接收管接收光線沿C1Bp C2B2方向 最強；所述被測物的寬度C1C2為20-120cm，確定被測物寬度C1C2、感應距離H、兩發射管之間 的距離為A1A2和兩接收管之間的距離Bp2，從而確定兩發射管的夾角R及接收管接收方向 的傾角β。其中，兩個發射管發射方向夾角R的計算公式如下R=180-2 Xarctan [2 H/ (C1C^A1A2)],兩接收管接收方向的傾角的計算公式為β =arctan[2 H/(C1C2-B1B2)]。本實用新型所述的感應器其中一組由發射管和接收管組成的右向紅外發射接收 裝置，它的感應檢測能力是以黑色或表面存在漫反射物體為參考設計的，對黑色物體的感 應檢測能力，應大於實際需要的感應距離值；對其它顏色的感應檢測能力，大於實際需要的 感應距離值。由另一組發射管和接收管組成的左向紅外發射接收裝置，其感應檢測能力與右向 的完全一樣，即左右兩組紅外發射接收裝置對黑色的物體的檢測距離都大於實際需要的感 應距離值。本實用新型所述的感應器在工作時，其中第一組發射管和接收管工作時，第二組 發射管和接收管睡眠，第二組發射管和接收管工作時，第一組發射管和接收管睡眠，兩組發射管和接收管交替工作；當第一組發射管和接收管工作時，檢測到有物體在檢測區域，第一 組接收電路給單片機發送確認信號，緊接著第二組發射管和接收管工作時，也檢測到有物 體在檢測區域，第二組接收電路也給單片機發送確認信號，並經過三個以上的循環判斷，兩 個接收管均檢測到有物體在檢測區域三次以上，單片機將向外輸出信號。其中一組發射管和接收管工作時，檢測到有物體在檢測區域，其接收電路給單片 機發送信號，另一組發射管和接收管工作時，未檢測到有物體在檢測區域，則不向單片機發 送信號，從而單片機也不向外輸出信號。本實用新型在應用時，一個被測物從距離感應器大於感應距離的前方平行經過， 當被測物體在感應器的右前方時，由於紅外發射接收裝置的感應能力大於感應距離值，可 能被測物在距離感應器大於感應設定值時，其中一個接收管就接收到反射信號，但這時因 為被測物的另一端不能與另一個發射管發出的紅外光相切，另一接收管接收不到另一個發 射管發出的紅外反射光，單片機無信號輸出。當被測物體到達感應器的正前方時，由於被測物與感應器的距離大於感應距離， 其兩端落在了兩發射管所形成的夾角內，左右兩端均不能與兩發射管發出的紅外光相交， 兩接收管都接收不到反射信號，單片機無信號輸出。當被測物體到達感應器的左前方時，情況與在右前方時一樣，單片機無信號輸出。只有當被測物體到達感應器的正前方，且與感應器的距離等於或小於感應設定值 時，其兩端才會同時與兩發射管發出的紅外光相交，或同時將兩發射管發出的紅外光遮擋， 兩接收管都將收到反射的信號，單片機將有信號輸出。當環境參數(溫度、溼度、亮度)發生變化時，有可能造成紅外發射接收裝置感應能 力的增加或減小，由前面的分析可知，感應能力增加，將不會影響到本感應器的實際感應距 離，而感應能力的減小，將有可能造成本感應器實際感應距離的減小。本實用新型採用預先對紅外發射接收裝置的感應能力進行補償方法，將環境參數 變化可能造成的感應能力減小，以及元器件參數誤差造成的感應能力減小都考慮在內。在 電路設計上，兩組發射管分別使用恆流源，確保發射功率在任何環境下都不會發生變化；在 接收電路中，根據長期積累的壞境參數變化對反射式紅外感應器所產生的距離變化情況， 事先對運放的增益進行相應的提升，確保在壞境參數變化時，接收電路中的放大器也有足 夠的增益，送出正確的信號。本實用新型的感應器可以應用於感應潔具、ATM機、自動門鈴等行業。本實用新型採用逆向思維，不需要對發射和接收的紅外信號進行大量的分析和處 理，僅利用獨特的光路設計、簡單的邏輯判斷和富裕的感應檢測能力，即可實現對特定大小 物體靠近距離的精確判斷，且不受被測物體顏色和表面粗糙度的影響，產品成本低、可靠性 高、抗幹擾力強。
現結合附圖對本實用新型做進一步闡述圖1為本實用新型紅外雙束設定距離的感應器的結構示意圖；圖2為本實用新型紅外雙束設定距離的感應器的感應方法的工作原理圖。
具體實施方式
如圖1或圖2所示，本實用新型紅外雙束定距離的感應器，所述感應器包括單片機 1、兩組對稱設置的發射管2、3和接收管4、5，發射管2、3和接收管4、5均處於同一直線上， 兩發射管2、3位於兩接收管4、5內側，發射管2、3由發射控制器6連接單片1，接收管4、5 由接收電路7連接單片機1 ；發射管到被測物的垂直距離即感應距離為H，兩發射管2、3發 射的紅外線分別與被測物Cp C2兩端相交，接收管4、5接收光線沿C1Bp CJ2方向最強；所 述被測物的寬度C1C2為20-120cm，確定被測物寬度C1C2、感應距離H、兩發射管2、3之間的 距離為A1A2和兩接收管4、5之間的距離Bp2，從而確定兩發射管2、3的夾角R及接收管4、 5接收方向的傾角β。其中，兩個發射管2、3發射方向夾角R的計算公式如下R=180-2 Xarctan [2 H/ (C1C^A1A2)],兩接收管4、5接收方向的傾角的計算公式為β =arctan[2 HZ(C1C2-B1B2)L本實用新型所述的感應器其中一組由發射管2和接收管4組成的右向紅外發射接 收裝置，它的感應檢測能力是以黑色或表面存在漫反射物體為參考設計的，對黑色物體的 感應檢測能力，應大於實際需要的感應距離值；對其它顏色的感應檢測能力，大於實際需要 的感應距離值。由另一組發射管3和接收管5組成的左向紅外發射接收裝置，其感應檢測能力與 右向的完全一樣，即左右兩組紅外發射接收裝置對黑色的物體的檢測距離都大於實際需要 的感應距離值。本實用新型感應器第一組發射管2和接收管4工作時，第二組發射管3和接收管5 睡眠，第二組發射管3和接收管5工作時，第一組發射管2和接收管4睡眠，兩組發射管2、3 和接收管4、5交替工作；當第一組發射管2和接收管4工作時，檢測到有物體在檢測區域， 第一組接收電路7給單片機1發送確認信號，緊接著第二組發射管3和接收管5工作時，也 檢測到有物體在檢測區域，第二組接收電路7也給單片機1發送確認信號，並經過三個以上 的循環判斷，兩個接收管4、5均檢測到有物體在檢測區域三次以上，單片機1將向外輸出信 號。其中一組發射管2和接收管4工作時，檢測到有物體在檢測區域，其接收電路7給 單片機1發送信號，另一組發射管3和接收管5工作時，未檢測到有物體在檢測區域，則不 向單片機1發送信號，從而單片機1也不向外輸出信號。本實用新型在應用時，一個被測物從距離感應器大於感應距離H的前方平行經 過，當被測物體在感應器的右前方時，由於紅外發射接收裝置的感應能力大於感應距離H 值，可能被測物距感應器大於感應距離H時，其中一個接收管4就接收到反射信號，但這時 因為被測物的另一端不能與另一個發射管3發出的紅外光相交，另一接收管5接收不到另 一個發射管3發出的紅外反射光，單片機1無信號輸出。當被測物體在感應器的正前方時，由於被測物與感應器的距離大於感應距離H 值，其兩端落在了兩發射管2、3所形成的夾角R內，左右兩端均不能與兩發射管2、3發出的 紅外光相交，兩接收管4、5都接收不到反射信號，單片機1無信號輸出。當被測物體到達感應器的左前方時，情況與在右前方時一樣，單片機1無信號輸出ο只有當被測物體到達感應器的正前方，且與感應器的距離等於或小於設定的感應 距離H值時，其兩端才會同時與兩發射管2、3發出的紅外光相交，或同時將兩發射管2、3發 出的紅外光遮擋，兩接收管4、5都將收到反射的信號，單片機1將有信號輸出。本實用新型採用預先對紅外發射接收裝置的感應能力進行補償方法，將環境參數 變化可能造成的感應能力減小，以及元器件參數誤差造成的感應能力減小都考慮在內。在 電路設計上，兩組發射管2、3分別使用恆流源，確保發射功率在任何環境下都不會發生變 化；在接收電路7中，根據長期積累的壞境參數變化對反射式紅外感應器所產生的距離變 化情況，事先對運放的增益進行相應的提升，確保在壞境參數變化時，接收電路7中的放大 器71也有足夠的增益，送出正確的信號。
權利要求1.紅外雙束定距離的感應器，其特徵在於所述感應器包括單片機、兩組對稱設置的 發射管和接收管，發射管和接收管均處於同一直線上，兩發射管位於兩接收管內側，發射 管由發射控制器連接單片機，接收管由接收電路連接單片機；發射管到被測物的垂直距離 即感應距離為H，兩發射管發射的紅外線分別與被測物Cp C2兩端相交，接收管接收光線沿 C1B1X2B2方向最強；所述被測物的寬度C1C2為20-120cm，確定被測物寬度C1C2、感應距離H、 兩發射管之間的距離為A1A2和兩接收管之間的距離Bp2，從而確定兩
2.根據權利要求1所述的紅外雙束定距離的感應器，其特徵在於所述兩組發射管均 使用恆流源。
專利摘要本實用新型公開了紅外雙束定距離的感應器及其感應方法，所述感應器包括單片機、兩組對稱設置的發射管和接收管，發射管和接收管均處於同一直線上，兩發射管位於兩接收管內側，發射管由發射控制器連接單片機，接收管由接收電路連接單片機；發射管到被測物的垂直距離即感應距離為H，預先設定被測物寬度C1C2、感應距離H、兩發射管之間的距離為A1A2和兩接收管之間的距離為B1B2，從而確定兩發射管的夾角R及接收管接收方向的傾角β。本實用新型採用逆向思維，不需要對發射和接收的紅外信號進行大量的分析和處理，且不受被測物體顏色和表面粗糙度的影響，產品成本低、可靠性高、抗幹擾力強。
文檔編號G01V8/20GK201828674SQ20102058569
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月28日 優先權日2010年10月28日
發明者黃印章 申請人:潔利來(福建)感應設備有限公司