本发明专利技术涉及一种具有高的外来光无关性的光电子测量装置，具有发送光源（2）和补偿光源（3），它们按时间顺序以时钟控制方式按相位地发出光，其中所发出的光分别被移相。调节器单元（12）被构造为，使得补偿光源（3）和/或发送光源（2）能通过控制补偿控制电流和/或发送控制电流而在其光强方面在幅度上被调节为，使得在不同相位之间出现的时钟同步的信号差变为零。基础耦合光源（17）利用基础耦合电流源（15）的基础耦合控制电流被馈送。该基础耦合光源在不受到测量对象（13）影响的情况下将光直接发送给光学接收器（4）。基础耦合控制电流被调整为，使得实现测量装置（1）的期望的敏感性和/或调节器单元的期望的工作点、优选静止值是能调整的，其中在不存在要检测的对象（13）的情况下调节器单元（12）将发送光源（2）和/或补偿光源（3）调节为，使得从基础耦合光源（15）接收的测量信号被调节。对用于产生时钟控制式发送控制电流的可调节的电流源（9）和用于产生时钟控制式基础耦合控制电流的可调节的基础耦合电流源（15）用时钟发生器（8）的时钟信号相位同步地进行时钟控制。对用于产生时钟控制式补偿控制电流的可调节的补偿电流源（10）用时钟发生器（8）的反时钟信号进行时钟控制。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有权利要求的前序部分的特征的光电子测量装置。
技术介绍
这种光电子测量装置按照ELMOS股份公司的利用(纯)光学发送器基础耦合的HAL10S 原理来工作。该在现有技术中已知的测量原理尤其是在下面的文件中描述:US5,666,037; EP O 706 648 BI; EP I 671 160 BI; DE 100 01 955 Al。在下文中称为“传感器”的测量装置除了在下文中称为“发送器”的发送光源以外还包括在下文称为“补偿器”的补偿光源，其中两个光源交替地由各一个电流驱动器通电地在发送阶段或补偿阶段中发出光(一般在IR光谱中)。对此，时钟发生器以相对于彼此移相180°的时钟信号操控电流驱动器。频率可以位于几kHz直至几百kHz的范围中。光学接收器用光电二极管接收由两个光源发出的光的一部分并且将该部分光转换成电流交变信号，所述电流交变信号在与直流电流分量和低频信号分量(一般由环境光造成)分离以后通过高通功能(例如电容器)弓丨导到跨阻抗放大器(TIA)，该跨阻抗放大器将这些电流信号转换成电压。这些电压又在同步的解调器中再次交替地被分配给发送阶段和补偿阶段并且被引导到调节器，该调节器所具有的任务是使这两个信号分量的幅度相同。为此，调节器通过补偿器和发送器相应地调节电流的幅度。可以根据应用在恒定的发送器电流幅度的情况下仅仅调节补偿器电流的幅度，或者相反地在恒定的补偿器电流幅度的情况下仅仅调节发送器电流的幅度。补偿器电流的幅度一般处于少数几个mA的范围中。发送器电流幅度可以根据应用处于几个mA直至几百mA的范围中。由发送器辐射到传感器环境中的光在传感器以外射到要测量的(要探测的)对象上，该对象将射上的光的一部分反射回到传感器的光电二极管。由在光电二极管中的接收的电流和为此使用的发送器电流构成的比例是发送器-测量对象-光电二极管路段的光学耦合因数，传感器确定该光学耦合因数并且映射在其调节器调整信号中。发送器光的另一(一般较小的)光分量在传感器内并且因此与测量对象无关地同样到达光电二极管。这是对应于发送器-光电二极管路段的(内部)光学耦合因数(在下文中“光学基础耦合”，“0GK”)的分量。在此涉及(纯)光学耦合因数，因为其仅仅取决于传感器内部中的光学路径的材料特性(反射或者衰减)和几何参数(间距、角度)。从数学上来看，光学基础耦合是由由发送器光在没有测量对象的情况下在光电二极管中生成的电流和为此使用的发送器电流构成的比例。也就是仅仅考察发送器光的经由位于传感器中的光路径传输至光电二极管的分量。光学基础耦合是恒定的并且在大多数情况下决定性地由传感器覆盖物来一起确定。如果例如在LED作为发送器的情况下50mA的LED发送器电流产生50nA的光电二极管电流，则光学基础耦合OGK在该情况下为1:1000000或者另行表达为I X 10_6。补偿器这样实现，即由其辐射的光(实际上)不能到达测量对象，而是在传感器的内部被引导到光电二极管。在实际实施中，由补偿器辐射的光分量被调整到预定义的度量，从而在补偿阶段期间所辐射的光的仅仅一定的(一般为小的)部分射到传感器的光电二极管上。由该光分量在光电二极管中生成的电流与为此使用的补偿电流的比例是补偿器-光电二极管路段的光学耦合因数。该光学耦合因数是恒定的。因为由补偿器所辐射的光基本上不到达测量对象，因此它是对于测量的不可变的参量或参考。如果例如在LED作为补偿器的情况下ImA的LED补偿器电流产生50nA的光电二极管电流，则补偿器耦合在该情况下为I:20000或者另行表达为50X 10'因为源自发送器以及源自补偿器的光通过包括光电二极管在内的整个接收器路径，所以两个信号分量以相同的度量被整个接收器路径的传递特性影响。该接收器路径除了光电二极管以外还包括高通滤波器和跨阻抗放大器。在数学上观察，整个接收器的传递函数甚至脱出系统方程并且随之还有所有有关的干扰性的相关性，例如光电二极管的光敏感性或者温度相关性。特此尤其是阐述HAL10S 测量方法的高外来光无关性。即使在全太阳光(IOOklx)下传感器也保持能工作的。所述传感器还在这些激化的环境光条件下适合可靠地识别其所定义的测量范围内的对象。该对象的运动同样可以被识别。因此例如有可能区分手的靠近或者其在不同方向上的擦拭运动。手指触碰(轻击)传感器也可以被解释为切换功能。但是在装备有工作能力的光学系统的情况下，按照HAL10S 原理工作的传感器也可以在较大距离、例如在5m或IOm的距离中识别出对象、例如传送带上的行李件。光学发送器基础耦合(OGK)确定整个测量装置的所谓的调节器静止值。如果在传感器附近不存在测量对象，则也没有光在发送阶段期间从传感器外部被反射到光电二极管。传感器系统仅仅被调节到光学基础耦合(0GK)。该光学基础耦合决定性地影响传感器一整系列的特性:因此例如光学基础耦合确定传感器的敏感性。如果传感器的光学基础耦合是高的，则仅仅由发送器辐射的光的相对小的部分被测量对象改变。传感器敏感性因此相应地小。这与传感器的小测量范围意义相同。相反地，小的光学基础稱合表不大的传感器敏感性，这又增大了传感器的测量范围。但是，小的光学基础耦合同时也表示:所述静止值较强烈地有噪声的(verrauscht)，因为传感器系统必须利用少量的或者更少的能量就足够，因为(缺少的)测量对象的高能的信号分量在该工作点中完全缺少。有噪声的信号减缓了调节过程，这又在远距离的测量对象的情况下引起传感器的降低的反应速度。光学基础耦合因此是在每个按照HAL10S 原理工作的传感器中的重要参量并且因此必须被精确地协调。在现有技术中的已知测量装置的情况下，仅仅通过传感器的结构上的措施和改变来调整光学基础耦合。传感器的调整因此是非常耗费的并且仅能对于固定的值来进行。尤其是在具有多个发送器的测量装置(传感器)的情况下——所述发送器与光电二极管不同远距离地布置，对于每个发送器来说需要到光电二极管的所定义的、自己的光学基础耦合。为此要解决的光机械任务一般是非常耗费的并且使得制造以及尤其是传感器设计昂贵。
技术实现思路
因此从当前的现有技术得出的任务是提供一种改善的光电子测量装置。该光电子测量装置应该尤其是提供简化地和最优化地调整光学基础耦合的可能性。当前的任务通过具有权利要求1的特征的光电子测量装置来解决。本专利技术的光电子测量装置尤其是用于检测对象的位置和/或运动。测量装置包括发送光源和补偿光源，它们每个都按时间顺序以时钟控制的方式按相位地发出光。光源的分别发出的光彼此是移相的。测量装置包括具有用于接收光的光电二极管的光学接收器，所述光包括由光源发出的时钟同步的测量信号。光学接收器还具有用于对基于所接收的测量信号并且在光电二极管中生成的电流进行放大的放大单元。时钟发生器产生时钟信号，用该时钟信号来馈送用于产生发送光源的时钟控制式发送控制电流的可控制的电流源并且用该时钟信号来馈送用于产生补偿光源的时钟控制式补偿控制电流的可控制的补偿电流源，其中向补偿电流源输送反时钟信号。测量装置的解调器被用于时钟同步地分析测量信号电流，该测量信号电流利用光电二极管接收并且利用跨阻抗放大器转换或放大成相应的电压信号。调节器单元为可控制的电流源和/或补偿电流源产生至少一个操控信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.30 EP 10171461.6;2010.12.23 EP 10196902.01.光电子测量装置，其在很大程度上与外来光无关，该测量装置包括 一按时间顺序以时钟控制方式按相位地发出光的发送光源(2)和补偿光源(3)，其中所发出的光分别是移相的， 一光学接收器(4)，具有用于接收包括由光源(2，3)发出的时钟同步的测量信号的光的光电二极管(5)，并且具有用于放大基于所接收的测量信号的测量信号电流的放大单元(6), 一用于产生时钟信号的时钟发生器(8)， 一用于时钟同步地分析测量信号电流的解调器(11)， 一用于为发送光源(2)产生时钟控制式发送控制电流的可调节的电流源(9)，一用于为补偿光源(3)产生时钟控制式补偿控制电流的可调节的补偿电流源(10)，和一用于为可调节的电流源(9)和/或补偿电流源(10)产生至少一个操控信号的调节器单元(12)，其中该调节器单元(12)构造为，使得补偿光源(3)和/或发送光源(2)能通过控制补偿控制电流和/或发送控制电流而在其光强方面在幅度上被调节为，使得在不同相位之间出现的时钟同步的信号差变为零， 其特征在于 一用于产生时钟控制式基础耦合控制电流的可调节的基础耦合电流源(15)， 一基础耦合光源(17)，其与发送光源(2)不同并且用基础耦合控制电流被馈送以及将光直接发送给光学接收器(4); 一基础耦合控制电流被调整为，使得实现测量装置(I)的期望的敏感性和/或调节器单元(12)的期望的静止值是能调整的， 一其中在不存在要检测的对象(13)的情况下调节器单元(12)将发送光源(2)和/或补偿光源(3)调节为，使得从基础耦合光源(15)接收的测量信号被调节， 其中 一对用于产生时钟控制式 发送控制电流的可调节的电流源(9)和用于产生时钟控制式基础耦合控制电流的可调节的基础耦合电流源(15)用时钟发生器(8)的时钟信号进行时钟控制， 一对用于产生时钟控制式补偿控制电流的可调节的补偿电流源(10)用时钟发生器(8)的反时钟信号进行时钟控制。2.根据权利要求1的测量装置，其特征在于，用基础耦合控制电流馈送的基础耦合光源(15 )是补偿光源(3 )并且测量装置(I)包括加法环节(18 )，其中基础耦合控制电...
【专利技术属性】
技术研发人员：E施韦宁格，
申请(专利权)人：梅卡雷斯系统有限责任公司，
类型：
国别省市：
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