一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，包括光电对管用于将光信号转化为电信号，耦合电路用于接收光电对管发送的电信号并进一步滤除恒定的环境光干扰信号以获得挡光信号，信号放大模块用于放大耦合电路发送的挡光信号，信号比较模块用于接收信号放大模块发送的挡光信号并将挡光信号转换成方波脉冲信号，微控制器模块用于接收信号比较模块发送的方波脉冲信号并对方波脉冲信号进行计时，以获得物体经过光电对管之间的时间，在光电对管之间的光路设有挡光板，挡光板上具有平行光缝。本发明专利技术的优点是能够精确测量运动物体的挡光时间，结果准确可靠。

A moving object blocking time measuring device and method of anti environmental interference

The invention relates to a moving object blocking time measuring device for anti environmental interference, including photoelectric tube is used to convert the light signals into electrical signals, the coupling circuit is used for receiving the photoelectric tube send signals and further filtering constant ambient light interference signal to obtain light signal, signal amplification module for light signal amplification coupling circuit send the signal light signal receiving module is used for transmitting the signal amplification module and light signal into a square wave pulse signal, the microcontroller module for receiving signal module to send Fang Bo pulse signal and square wave pulse signal timing, to obtain the objects through time photoelectric tube between the light blocking plate is arranged in the photoelectric light on the road between the tubes, light board with parallel light slit. The present invention has the advantages of light time accurate measurement of moving objects, the result is accurate and reliable.

【技术实现步骤摘要】
一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置及方法
本专利技术涉及一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置及方法，属于传感器测控

技术介绍
光电管测量运动物体的挡光时间受环境光干扰较大，致使测量结果不精确。为了避免环境光的干扰，目前通过光电管来测量运动物体挡光时间的方法主要有两种：第一种是通过尽可能缩短被测物体与发射管、接收管的距离来减少环境光的干扰，第二种是通过发射特定波长频率的光波来排除环境光的干扰。然而，这两种方法的效果不尽人意，第一种方法造成运动物体在高速运动时会有撞击光电管的现象发生，另外运动物体即使尽可能接近光电管也会存在环境光干扰，不能完全避免；第二种方法虽然能够通过发射特定频率的光波来排除环境光的干扰，但是不能精确地测量物体经过的时间，尤其是在要求测量的时间单位很小的时候会存在计时偏差，例如微秒级别的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，同时给出了其测量方法，该方法测量精度高。为了达到以上目的，本专利技术的抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，包括光电对管，用于将光信号转化为电信号，并将电信号传递给耦合电路；耦合电路，用于接收光电对管发送的电信号并进一步滤除恒定的环境光干扰信号以获得挡光信号，再将滤除环境光干扰的挡光信号传递给信号放大模块；信号放大模块，用于接收并放大耦合电路发送的挡光信号；信号比较模块，用于接收信号放大模块发送的挡光信号并将挡光信号转换成方波脉冲信号；微控制器模块，用于接收信号比较模块发送的方波脉冲信号并对方波脉冲信号进行计时，以获得物体经过光电对管之间的时间；在所述光电对管之间的光路设有挡光板，所述挡光板上具有用于滤掉部分环境光的平行光缝。本专利技术的光电对管之间的光路被挡光板处理成狭窄的平行光路，以达到物体进入光电对管之间光路时信号突变比较明显的目的，同时减少环境光中干扰光源的输入，增加光电对管测量运动物体挡光时间的精度。另外，光电对管将物体经过的信息（光信号）转换成交流电信号（即将运动物体经过光路的时间转换成挡光信号），同时将恒定的环境光转化成直流电信号（即环境光干扰信号），并将转换后的物体经过信息传给后级的检测比较电路，检测比较电路为耦合电路、信号放大模块、信号比较模块。耦合电路将不同强度的稳定环境光以及稳定发射光转化来的直流电进一步滤除掉，只让变化快速的挡光信号-交流电进入后级电路，以减少环境光对比较基准电平的影响，避免影响信号比较模块的比较门槛值偏差；信号放大模块把经过耦合电路的交流小信号进一步放大，以利于信号比较模块进行判断，准确分辨出物体进入光路点的时刻，防止直流小信号干扰导致的误触发；信号比较模块设定固定门槛值（即物体进入光路时的固定比较阈值），物体进入光路后达到固定门槛值就能检测到信号变动，最终将有用的挡光信号处理成方波脉冲信号送入微控制器模块进行实时计时处理。总之，耦合电路、信号放大模块、信号比较模块相互配合能够消除通过挡光板的部分环境光干扰信号，使得测量更为精确。进一步的，所述光电对管由发射管和接收管组成，在所述发射管与接收管之间的光路设有平行布置的第一挡光板和第二挡光板。再进一步的，所述第一、第二挡光板的中部均具有一条沿其竖直方向延伸的狭缝或细长孔，并且所述第一挡光板的狭缝或细长孔与第二挡光板的狭缝或细长孔位于同一垂面上。这样，通过挡光板狭缝或细长孔的光路为平行光路，狭缝或细长孔将光路信号处理成平行的细缝或细小长孔，以减少环境光的干扰量，提高物体进入光电对管光路时反应的灵敏度，最终达到物体瞬时、完全遮挡光电对管之间光路的目的。进一步的，所述光电对管、耦合电路、信号放大模块、信号比较模块和微控制器模块均与电源模块连接。再进一步的，所述发射管为红外发光二极管，所述红外发光二极管的一端接地，另一端通过电阻一接VCC，所述接收管为红外接收二极管，所述红外接收二极管的一端接地，另一端通过电阻二接VCC。更进一步的，所述耦合电路包括耦合电容，所述耦合电容的一端接红外接收二极管的输出端，另一端接电阻八的输入端。更进一步的，所述信号放大模块包括第一集成电路，所述第一集成电路的4脚接地，7脚接VCC，3脚接对地并联的电容二和电阻六，2脚接电阻八的输出端，6脚接电容四的输入端，对地并联的电容二和电阻六通过电阻三接VCC，并且在所述第一集成电路的2脚、6脚之间并联电阻九。更进一步的，所述信号比较模块包括第二集成电路，所述第二集成电路的2脚接地，5脚接VCC，3脚接对地并联的电容三和电阻七，4脚接电容四的输出端，1脚接微控制器模块，对地并联的电容三和电阻七通过电阻四接VCC，所述第二集成电路的1脚与微控制器模块之间接电阻五，所述电阻五接VCC。其中VCC为电源电压。本专利技术还提供一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量方法，该方法包括以下步骤：第一步、安装组成光电对管的发射管和接收管，保证发射管与接收管之间的距离为19±5mm；转至第二步；第二步、在发射管的发射端安装第一挡光板，在接收管的接收端安装第二挡光板，第一、第二挡光板平行布置，并保证发射管与第一挡光板之间的距离为2±1mm，接收管与第二挡光板之间的距离为2±1mm；转至第三步；第三步、先将接收管的输出端与耦合电路相连，再依次连接耦合电路、信号放大模块、信号比较模块、微控制器模块；转至第四步或第五步；第四步、当发射管与接收管之间光路没有物体经过时，发射管发出的发射光信号与环境光信号叠加后输入接收管，接收管将发射光和环境光叠加之后的光信号转换成电信号，电信号输入耦合电路，耦合电路将恒定的环境光信号以及发射光信号转换的直流电信号滤除；第五步、当物体经过发射管与接收管之间光路时，发射管发射的红外光被运动物体遮挡，产生一变化的光信号，变化的光信号与恒定的环境光信号叠加后被接收管接收，接收管将变化的光信号转换成交流电信号，恒定的环境光信号转换成直流电信号后传递给耦合电路，耦合电路对电信号进行滤波处理得到交流电信号，交流电信号输入信号放大模块进行放大处理得到放大的交流电信号，放大的交流电信号输入信号比较模块与给定的基准电压进行比较得到符合要求的比较交流电信号，并将比较交流电信号转换成方波脉冲信号，方波脉冲信号输入微控制器模块进行计时处理，输出运动物体的挡光时间。这样，无运动物体经过光路时产生直流信号，当有运动物体经过光路时，信号会有脉冲变化，再针对脉冲信号进行计时，获得运动物体的挡光时间。进一步的，所述基准电压为0.7V本专利技术的优点是设计合理，功耗低，使用方便，能够精确测量运动物体的挡光时间，结果准确可靠，而且生产成本低，环境适应性强，可以在阳光下、室内、黑暗环境中稳定可靠地工作。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术一个实施例的结构示意图。图2为本专利技术的电路原理图。图3为本专利技术中光电对管的安装示意图。具体实施方式实施例一本实施例的抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，其结构如图1所示，包括光电对管，与光电对管的输出端连接的耦合电路，与耦合电路的输出端连接的信号放大模块，与信号放大模块的输出端连接的信号比较模块以及与信号比较模块的输出端连接的微控制器模块，并且光电对管、耦合电路、信号放大模块、信号比较模块和微控制器模块均与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，其特征是：包括光电对管，用于将光信号转化为电信号，并将电信号传递给耦合电路；耦合电路，用于接收光电对管发送的电信号并进一步滤除恒定的环境光干扰信号以获得挡光信号，再将滤除环境光干扰的挡光信号传递给信号放大模块；信号放大模块，用于接收并放大耦合电路发送的挡光信号；信号比较模块，用于接收信号放大模块发送的挡光信号并将挡光信号转换成方波脉冲信号；微控制器模块，用于接收信号比较模块发送的方波脉冲信号并对方波脉冲信号进行计时，以获得物体经过光电对管之间的时间；在所述光电对管之间的光路设有挡光板，所述挡光板上具有用于滤掉部分环境光的平行光缝。

【技术特征摘要】
1.一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，其特征是：包括光电对管，用于将光信号转化为电信号，并将电信号传递给耦合电路；耦合电路，用于接收光电对管发送的电信号并进一步滤除恒定的环境光干扰信号以获得挡光信号，再将滤除环境光干扰的挡光信号传递给信号放大模块；信号放大模块，用于接收并放大耦合电路发送的挡光信号；信号比较模块，用于接收信号放大模块发送的挡光信号并将挡光信号转换成方波脉冲信号；微控制器模块，用于接收信号比较模块发送的方波脉冲信号并对方波脉冲信号进行计时，以获得物体经过光电对管之间的时间；在所述光电对管之间的光路设有挡光板，所述挡光板上具有用于滤掉部分环境光的平行光缝。2.根据权利要求1所述一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，其特征是：所述光电对管由发射管和接收管组成，在所述发射管与接收管之间的光路设有平行布置的第一挡光板和第二挡光板。3.根据权利要求2所述一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，其特征是：所述第一、第二挡光板的中部均具有一条沿其竖直方向延伸的狭缝或细长孔，并且所述第一挡光板的狭缝或细长孔与第二挡光板的狭缝或细长孔位于同一垂面上。4.根据权利要求1所述一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，其特征是：所述光电对管、耦合电路、信号放大模块、信号比较模块和微控制器模块均与电源模块连接。5.根据权利要求2所述一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，其特征是：所述发射管为红外发光二极管，所述红外发光二极管的一端接地，另一端通过电阻一接VCC，所述接收管为红外接收二极管，所述红外接收二极管的一端接地，另一端通过电阻二接VCC。6.根据权利要求5所述一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，其特征是：所述耦合电路包括耦合电容，所述耦合电容的一端接红外接收二极管的输出端，另一端接电阻八的输入端。7.根据权利要求6所述一种抗环境光干扰的运动物体挡光时间测量装置，其特征是：所述信号放大模块包括第一集成电路，所述第一集成电路的4脚接地，7脚接VCC，3脚接对地并联的电容二和电阻六，2脚接电阻八的输出端，6脚接电容四的输入端，对地并联的电容二和电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王知非，
申请(专利权)人：江苏苏威尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32