一种高可靠性对射光电传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高可靠性对射光电传感器，包括发射器，所述发射器包括电源、发射管及其驱动电路和单片机，以及镜架、发射透镜、灯罩和滤光片，均密封在一个传感器外壳内。所述的滤光片是红外滤光片，所述的发射管是红外发射管，所述的镜架通过定位柱固定发射透镜、红外发射管以及驱动电路和单片机的PCB板，所述传感器外壳上嵌装有红外滤光片，所述红外发射管、发射透镜和红外滤光片形成小角度光束光路，通过发射透镜的焦距来定位PCB板上红外发射管的距离和位置，红外发射管发射出红外光，通过透镜形成一束近似平行光，再经过红外滤光片发射出去，形成发射器的光学系统。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠性对射光电传感器
本技术属于传感器
，特别涉及一种高可靠性对射光电传感器。
技术介绍
对射光电传感器由分离的发射器和接收器组成。发射器实现发射一定频率的脉冲信号，常规的方式大多采用如下两种方案:I)采用电容的充放电结合模拟电路实现。2)采用晶振的振荡特性结合模拟电路实现。对于这两种方案，充分电时间收电容值的变换影响较为严重，一般都会出现温度漂移或一致性不好等问题。接收器的稳定，也是对射产品性能的主要因素之一。现有对射式光电传感器，相对漫反射光电传感器，发射接收器的分离安装，使得信号无法实现理想的同步，接收器的设计在抗干扰和稳定性方面难度较大，很多产品都存在一定的缺陷，在现有的接收器中多采用光敏三极管来实现接收电路。所选接收管的自身特性会响应速率和抗强光干扰能力，由于放大电路的稳定，也成为接收器性能的弱点。如图1所示，现有的发射器的电路原理图，如果施密特触发器的5脚是高电平，那么6脚就是低电平，电容过电阻R3进行放电直至5脚电压为低电平，如果5脚是低电平，6脚就是高电平，那么电容通过电阻R4和二极管D4进行充电至5脚为高电平，电阻R3可以调节放电时间Tp，而R4可以调节充电时间Tc。如此反复地进行充放电，6脚就形成了一定频率的脉冲信号。振荡电路输出周期为260us，脉宽为6us的等脉宽脉冲信号。如图2所示，是现有技术中的接收放大电路，电容Cl是滤波电容；三极管T2为接收管；电阻R2为T2提供一个偏置电流；三极管Tl起吸收强光干扰作用；电容C3和电阻R5吸收高频信号；电阻R26衰减信号作用；电位器Pl调节接收灵敏度和接收距离；电容C3，C4起到了耦合交流信号，隔直流噪声信号作用；电阻R6，R8为三极管T3提供偏置电流，三极管T3，T5是放大作用；电阻R9，R25为三极管T5提供偏置电流.TVS管Dll消除瞬间大电压。接收管接收到发射信号，经过电阻R26衰减，电位器Pl将电流信号转化成电压信号，经耦合电容C4进入三极管T3进行放大，再经过耦合电容C5，进三极管T5进行放大，得到一个合适的放大倍数的电压信号。电位器Pl在接收器中通过调节灵敏度来调节距离的作用。在现有技术中，通过电容值可以计算Tp和Tc，发射器由于电容值容易受到温度影响而产生温度漂移。使得发射脉冲频率不稳定，影响着产品性能。电容的精度一般为5%或10%，其自身的误差致使发射频率一致性较差，其它模拟电路实现方案，有的会引入晶振，以提高脉冲频率的准确性，这样电路会更复杂。同时，对于放大部分三极管，既受温度影响使其零点漂移使得接收器中放大电路不稳定，又由于三极管本身放大倍数范围较宽，使得产品在生产过程中一致性不好。常规的接收器大多使用光敏三极管，光敏三极管的响应时间一般在5-30US，响应速度较慢。光敏三极管较易受周围温度影响，光电流波动较大，使系统出现不稳定现象。而且光敏三极管的放大倍数高的关系，其输入容易饱和，在强光下时，容易受干扰。光敏三极管的输出线性度差。如图2所示，由于电位器裸露外部，电位器来调节接收灵敏度的同时也引入了噪声信号。在近距离测试时灵敏度小，电位器滑动至Pl最下端，相当于C4接到地上，如图2所示，地上的噪声极易通过C4耦合进入放大电路，使得电路系统不稳定。可见，现有的对射光电传感器存在很多缺点。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种高可靠性对射光电传感器，解决温度影响，提高抗干扰能力。本技术的技术方案是，一种高可靠性对射光电传感器，包括发射器，所述发射器包括电源、发射管及其驱动电路和单片机，以及镜架、发射透镜、灯罩和滤光片，均密封在一个传感器外壳内。所述的滤光片是红外滤光片，所述的发射管是红外发射管，所述的镜架通过定位柱固定发射透镜、红外发射管以及驱动电路和单片机的PCB板，所述传感器外壳上嵌装有红外滤光片，所述红外发射管、发射透镜和红外滤光片形成小角度光束光路，通过发射透镜的焦距来定位PCB板上红外发射管的距离和位置，红外发射管发射出红外光，通过透镜形成一束近似平行光，再经过红外滤光片发射出去，形成发射器的光学系统，所述传感器外壳还嵌装有第一电位器和第二电位器，第一电位器用于所述发射器的切换亮通和暗通状态，所述第二电位器用于调节发射管的发射强度，所述传感器的外壳还装有指示灯，用于对电源和状态的指示。一种高可靠性对射光电传感器，包括接收器，所述接收器包括，电源，接收管和接收驱动电路，NPN/PNP输出电路，单片机，运放放大电路，还包括，镜架，接收透镜，滤光片和灯罩，均密封安装于一个传感器密封外壳内。[0021 ] 所述的接收器采用的滤光片是红外滤光片，接收管是红外接收管。本技术的技术方案，发射器采用一款性能稳定的单片机，采用软件实现发射的脉冲信号。降低了温度漂移，解决了脉冲频率不稳定导致的产品一致性不好的问题。本方案使用两级运算放大电路设计，放大倍数精确，温度漂移稳定，使产品的一致性问题得到了很好的解决。本方案选用响应速度更快的光敏二极管，解决了产品易受周围温度影响，响应速度慢，光电流波动较大，系统不稳定的现象，也解决了输出线性度差，在强光干扰问题。在本方案中，将接收器中调节距离的电位器，设计在发射器中。发射电流中的数字信号不易受到干扰，在近距离检测时，可以大程度的降低发射器的功耗。解决了电位器在现有接收器中近距离灵敏度低时，容易引入噪声的问题。对于常规的超小型对射光电传感器，发射角度大，一般在±3°。本方案优化了发射部分光学结构设计，发射角度小于±1°，由于发射光束较为集中，使得检测距离得到较大提升，可检测更为细小的物体。【附图说明】图1现有技术中的发射电路原理图图2现有技术的接收器中放大电路原理图图3本技术的发射器的实现原理示意图图4本技术的接收器实现原理示意图图5本技术实施例的发射结构图其中，I—红外发射管，2—密封外壳，3—第一电位器，4—第二电位器，5——指示灯，6——镜架，7——发射透镜，8——红外滤光片，9——光路，IO——定位柱，11——PCB板。【具体实施方式】本技术的发射器结构部分，如图3:传感器密封外壳，镜架结构，发射透镜，滤光片，灯罩结构，2块PCB板。在本方案中，外壳上嵌装滤光片和灯罩，镜架上固定接收透镜和PCB板。电路板I和电路板2围绕镜架由定位柱固定，垂直焊接。电路板I主要发射脉宽为5us，周期为230us的脉冲光束。主要分布电源模块，单片机处理模块，发射LED及其驱动电路。电路板2主要是调节发射强度和指示灯的显示。主要分布距离调节电位器和电源和状态指示灯。接收器结构部分，如图4:传感器密封外壳，镜架结构，接收透镜，滤光片，灯罩结构，3块PCB板。在本方案中，外壳上嵌装滤光片和灯罩，镜架上固定接收透镜和PCB板。3块电路板围绕镜架由定位柱固定，相互垂直焊接。电路板I主要是处理接收信号，主要分布接收驱动电路，运放放大电路，单片机处理模块，电源电路，NPN/PNP输出电路。电路板2主要用于N0/NC切换电位器和指示灯显示，主要分布距离调节电位器和电源和状态指示灯。电路板3主要是NPN或PNP输出和短路保护等作用，主要分布输出电路，电源接口。发射及驱动电路，单片机的软件编程，使得单片机3脚输出一个周期为230us，脉宽为5us的等脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠性对射光电传感器，包括发射器和接收器，所述接收器是包括电源、接收管和接收驱动电路、NPN/PNP输出电路、单片机、运放放大电路、镜架、接收透镜、滤光片和灯罩且均密封安装于一个传感器密封外壳内的接收器， 其特征在于，所述发射器包括电源、发射管及其驱动电路和单片机，以及镜架、发射透镜、灯罩和滤光片，均密封在一个传感器外壳内， 所述的滤光片是红外滤光片，所述的发射管是红外发射管，所述的镜架通过定位柱固定发射透镜、红外发射管以及驱动电路和单片机的PCB板， 所述传感器外壳上嵌装有红外滤光片，所述红外发射管、发射透镜和红外滤光片形成小角度光束光路，通过发射透镜的焦距来定位PCB板上红外发射管的距离和位置，红外发射管发射出红外光，通过透镜形成一束近似平行光，再经过红外滤光片发射出去，形成发射器的光学系统， 所述传感器外壳还嵌装有第一电位器和第二电位器，第一电位器用于所述发射器的切换亮通和暗通状态，所述第二电位器用于调节发射管的发射强度，所述传感器的外壳还装有指示灯，用于对电源和状态的指示， 所述的接收器采用的滤光片是红外滤光片，接收管是红外接收管。

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性对射光电传感器，包括发射器和接收器，所述接收器是包括电源、接收管和接收驱动电路、NPN/PNP输出电路、单片机、运放放大电路、镜架、接收透镜、滤光片和灯罩且均密封安装于一个传感器密封外壳内的接收器， 其特征在于，所述发射器包括电源、发射管及其驱动电路和单片机，以及镜架、发射透镜、灯罩和滤光片，均密封在一个传感器外壳内， 所述的滤光片是红外滤光片，所述的发射管是红外发射管，所述的镜架通过定位柱固定发射透镜、红外发射管以及驱动电路和单片机的PCB板， 所述传感器外...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁伟光，许永童，甘海苗，
申请(专利权)人：上海兰宝传感科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31