休眠式對射槽型紅外光電開關的製作方法
2023-10-17 09:47:09
專利名稱：休眠式對射槽型紅外光電開關的製作方法
技術領域：
本發明是一種休眠式對射槽型紅外光電開關，可以提高可靠性和大大延長光線遮擋時紅外發射管的使用壽命，用於需要長期工作的邊緣或行程終端檢測的應用場合，例如電梯運行的平層定位和一些其他遮檔光線產生輸出定位信號的場合，是一個非常重要的檢測元件，屬於紅外光電開關裝置的改造技術。
背景技術：
紅外光電開關通常用於邊緣或行程終端位置檢測的場合，例如電梯運行的平層定位和一些其他遮檔光線定位場合，是一個非常重要的檢測元件，其工作的穩定性不僅關係到電梯等運動物體是否準確地檢測定位，更關係到運動物體的安全性，因此提高可靠性和延長使用壽命是人們追求的目標。目前紅外光電開關採用的接收處理電路，發射管也只是一種狀態，不管什麼情況紅外發射管都是常態接通，在發射管被遮擋的非工作狀態時，一直處於通電狀態，嚴重影響使用壽命，另外可靠性和抗幹擾能力也有待提高。本發明的目的是為了克服傳統的紅外光電開關的缺點，提高系統可靠性和抗幹擾能力；當一些場合的發射管紅外光經常被處於遮擋狀態時，讓紅外發射管處於休眠狀態，大大提高紅外發射管的使用壽命。
發明內容
本發明提供一種休眠式對射槽型紅外光電開關，用於需要長期工作的邊緣或行程終端位置檢測的場合，例如電梯運行的平層定位和一些其他遮檔光線定位場合。在遮擋紅外光線超過一定時間後，發光管能處於休眠節能的狀態，大大延長發射管的使用壽命，具有強抗幹擾、低能耗和智能化的特點。本發明包括由單片機、方波發生器、控制輸出、紅外接收、紅外發射、穩壓電源等部分組成。本發明具有多重保護和穩壓電源電路，當外部瞬時電壓大於50V時，有過壓保護功能；當供電迴路電流大於限定值時，採用可恢復保險管保護；採用輸入電壓鉗位電路限制二級穩壓電路的輸入電壓，保證電源電路具有較寬的穩壓範圍。紅外發射是通過方波發生器產生2KHz左右頻率方波信號，驅動紅外發射模塊，並提供給觸發轉換電路；當沒有物體阻擋紅外光接收時，紅外接收電路接收紅外方波信號，該信號經過動態交流耦合得到低電平控制信號，控制觸發轉換電路驅動輸出電路；當有物體阻擋紅外管接收時，控制信號為高電平，並由輸出高電平信號反饋到控制輸入端，這樣具有很強的抗幹擾能力。採用單片機控制紅外發射模塊的休眠模式，當沒有遮擋物時，採用正常的方波信號驅動紅外發射模塊；當紅外光被擋住超過一定時間後(如2分鐘)，進入休眠模式。休眠工作方式為停止驅動發射一定時間(如100ms)，再用相同的方波信號驅動一個短時間(如4ms)，如此循環；直到擋板離開、接收模塊檢測到紅外光線時，恢復常態。這種方式特別適用於像電梯這類運動物體晚上長時間停止、擋板遮擋光線時的場合，大大提高光電開關的發射管壽命。
圖I是本發明的休眠式對射槽型紅外光電開關電路原理圖。
具體實施例方式為達到上述發明內容之目的，採用以下技術方案如圖I所示，本發明包括有方波發生器、控制輸出、單片機、紅外接收、紅外發射、穩壓電源等模塊。其中單穩態多諧振蕩器4538作為控制輸出，是紅外光電開關的核心；方波發生器輸出信號驅動紅外發射管，通過對射到紅外接收管，給出動態交流信號控制U4 :A控制輸出電路；單片機負責正常與休眠狀態的切換控制；穩壓電源電路提供寬範圍穩壓和高可靠的電源。其中由Ul組成方波輸出電路，輸出2KHZ的方波信號驅動紅外發射管Q3，Q3由瞬變電壓抑制二極體D8進行保護；這個方波信號同時輸出到多諧振蕩器U4 A的-T端，成為重觸發信號。當對射管之間沒有遮擋物時，D16接收到(紅外信號)方波信號，Q6輸出低電平信號，使得Ul的13腳為高電平、U4 A的+T端為低電平，這時U4 A的Q端是低電平，Q4不導通，Q5導通。當對射管之間有遮擋物時，通過D16接收信號使Q6輸出高電平信號，再經過Ul後使U4 A的Q端為高電平，Q4導通，Q5不導通。其中單片機48R01C切換控制正常與休眠狀態，具體步驟包括(I)當對射管之間沒有遮擋物時，光電開關正常工作，採用2KHz左右的正常方波信號驅動紅外發射模塊，48R01C的PAO輸出高電平，而紅外接收管將接收信號轉換為控制信號，使U4 :A輸出Q端信號處於低電平。(2)當紅外光被擋住時，可由單片機48R01C的PAl腳檢測到，並進行計時。這時U4 :A輸出Q端信號處於高電平，擋住超過一定時間後(如2分鐘)，進入休眠模式。休眠工作方式為=PAO輸出低電平信號一定時間(如100ms)，此時停止發射管(D7)Q3工作；PA0輸出高電平一個短時間(如4ms)，恢復Q3工作，如此循環。(3)當對射管之間的遮擋物離開時，光電開關立刻恢復正常工作狀態。其中穩壓電源電路具有多重保護和寬範圍穩壓，當外部瞬時電壓大於50V時，由瞬變電壓抑制二極體D4作為過壓保護，並通過可恢復保險管RTl形成過流保護；RT1還可以對供電迴路進行過流保護；由Ql、D5、D6、R4等組成輸入電壓鉗位電路，限制二級穩壓電路U3的輸入電壓，保證電源電路具有較寬的穩壓範圍。
權利要求
1.本發明是一種休眠式對射槽型紅外光電開關裝置。包括有單片機(5)、方波發生器(I)、控制輸出(2)、紅外接收(3)、紅外發射(4)、穩壓電源￠)，其中方波發生器(I)輸出端分別與控制輸出(2)的輸入端與紅外發射(4)的輸入端連接，單片機(5)的輸入端和輸出端分別與紅外接收(3)輸出端和紅外發射(4)的輸入端連接，控制輸出(2)的輸入端與紅外接收⑶輸出端連接。
2.根據權利要求I所述的休眠式對射槽型紅外光電開關裝置，其特徵在於上述控制輸出模塊(2)包括單穩態多諧振蕩晶片HEF4538，三極體Q4、Q5，電容C2、C3，電阻R3、R6、R7、R8、R9，肖特基二極體DIO、Dll，LED燈D9，單穩態多諧振蕩晶片HEF4538中的RC埠與電容C2及電阻R3連接，單穩態多諧振蕩晶片HEF4538中的CX埠與電容C2及地線連接，單穩態多諧振蕩晶片HEF4538中的+T埠與施密特觸發器HCF40106的12腳連接，單穩態多諧振蕩晶片HEF4538中的-T埠與施密特觸發器HCF40106的6腳連接，單穩態多諧振蕩晶片HEF4538中的Q埠與LED燈D9輸入埠連接，單穩態多諧振蕩晶片HEF4538中的Q非埠與電阻R16、R8連接，單穩態多諧振蕩晶片HEF4538中的R埠與電源VCC及電容C3連接，三極體Q5的基極與電阻R8及R9連接，三極體Q5的集電極與二極體Dll的負極連接，三極體Q5的發射極與二極體Dll的正極及電阻R9連接，三極體Q4的基極與電阻R6及R7連接，三極體Q4的集電極與二極體DlO的負極連接，三極體Q4的發射極與二極體DlO的正極及電阻R7連接，電阻R3接電源端，電容C2、C3及二極體DlO、Dll接地線，輸出負載接口 C與三極體Q5的集電極及二極體Dll的負極連接，輸出負載接口 D與三極體Q4的集電極及二極體DlO的負極連接。
3.根據權利要求I所述的休眠式對射槽型紅外光電開關裝置，其特徵在於上述紅外接收模塊(3)包括電阻 RIO、Rll、R12、R13、R14、R15、R16、R18,電容 C7、C8、C9、CIO、C11,H極管Q6、Q7，紅外接收管D16，其中施密特觸發器HCF40106的12腳與單片機48R01C的PAO端及單穩態多諧振蕩晶片HEF4538的+T端連接，三極體Q6的基極與電阻R11、電容C7連接，三極體Q6的集電極與三極體Q7的基極、電容C11、電阻R16連接，三極體Q6的發射極與電阻RlO連接，三極體Q7的基極與三極體Q6的發射極、電容C11、電阻R16、R13連接，電容C9、CIO、C7、RIO、R12連接地線，電阻R15、R13、電容Cll接電源，紅外接收管D16的正極接電容C8、電阻R18，紅外接收管D16的負極接電容C9、電阻R15、R14，電阻R16接電阻R8。
4.根據權利要求I所述的休眠式對射槽型紅外光電開關裝置，其特徵在於上述單片機模塊(5)包括單片機HT48R01C，電容C6，電阻R17，LED燈D2，其中單片機48R01C的VCC端接電容C6、電源，單片機48R01C的VSS端連接地線，單片機48R01C的PAO接施密特觸發器HCF40106的12腳，單片機48R01C的PAl接二極體D9的負極，單片機48R01C的PA5端接LED燈D2的負極，LED燈D2的正極接電阻R17，電阻R17接電源。
5.根據權利要求I所述的休眠式對射槽型紅外光電開關裝置，其特徵在於上述穩壓電源模塊(6)包括場效應管01，保險電阻奶1，二極體03、04、05、06，電容C4、C5，電阻R4，穩壓晶片7805，其中場效應管Ql漏極與二極體D3、D4負極及電容C4連接，場效應管Ql柵極與二極體D5的負極、電阻R4、二極體D6的正極連接，場效應管Ql源極與電阻R4、二極體D6負極、穩壓晶片7805VI 口連接，二極體D3與A接口、二極體D4負極及電容C4連接，保險電阻RTl —端與B 口連接、一端與二極體D4、D5正極、電容C4、地線連接，穩壓晶片7805的VO端與電源連接，穩壓晶片7805的VI端與電容C5、場效應管Ql源極、電阻R4、二極體D6負極及電 阻R5連接，外接電源正極埠 A與二極體D3正極連接，外接電源負極埠 B與RTl連接。
全文摘要
本發明是一種對射式紅外光電開關，用於長期工作的邊緣檢測和行程終端位置檢測的場合，如電梯運動的平層定位檢測等，具有休眠功能、抗幹擾能力強、功耗低和智能化的特點；本發明採用多種穩壓與保護電路，穩壓範圍廣；由方波發生器輸出信號驅動紅外發射模塊，接收信號經過動態交流耦合得到信號給控制輸出電路，具有很強的抗幹擾能力；當沒有遮擋物時，採用正常方波信號驅動紅外發射模塊，當紅外光被擋住超過一定時間後，由單片機控制進入休眠模式，紅外發射管進入循環間歇工作狀態(如停止100ms，發射4ms)；光線沒有遮擋時，恢復常態；當檔板長時間遮擋光線時，可以大大提高發射管壽命。
文檔編號H03K17/94GK102983849SQ20111026120
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月5日 優先權日2011年9月5日
發明者熊奇歡, 唐露新, 周流芳 申請人:中山碧圖電子科技有限公司