一种新型电梯平层光电传感器

技术领域

本发明涉及光电传感相关技术领域，具体为一种新型电梯平层光电传感器。

背景技术

目前应用于电梯平层的光电传感器，是运用收发红外光束的原理制成的槽型感应装置，是电梯中非常重要的传感器。装配于电梯轿厢底部随电梯轿厢上下移动，当到达预选的楼层时，固定装配于相应楼层的挡板进入平层传感器的槽口中，遮挡了正常收发的红外光束，内部芯片检测到光束被遮挡后，通知输出电路输出对应的信息给电梯主机，主机收到信息后就得知已经到达某楼层，控制轿厢停靠。

很多大型整梯厂商为了适应更复杂的应用场景，需要3光轴的平层传感器，如图8和2，3光轴就是有3路收发管，3根光束，对应的也有3路输出信号，并在壳体1中装有线路板4。相对于单光轴其主要技术瓶颈包括光轴相互干扰、响应时间变长、光备用性能无法超过2500％、接收部分需要3套红外信号放大电路等。在过去几年里，3光轴产品主要依赖于进口，主流的进口光电平层传感器是这样来解决以上问题的。3束发射光不是直接发射到接收的，而是先发射到一个反光折射镜，经过这个镜面折射后发射给接收装置，接收部分也设置一组反光折射镜，镜面收到光束后再反光折射给接收管，在光路中增加了2套反光折射镜，目的是在降低光束强度以降低相互干扰度。如图2所示，采用3套独立的接收放大电路同时接收处理3束光，以确保响应时间能够达到1ms以内。然而因为光束路径中添加了反光折射部件，使得光传播时有所衰减，导致光备用无法超过2500％，更重要的是反光折射镜的制造、装配工艺要求较高，产品一致性难以控制，也是提高产能的瓶颈；此类设计需要3套独立的放大电路，增大了产品体积，也提高了成本。

此外，电梯平层光电感应器在长期使用的过程中会积累大量的灰尘，这些很容易遮挡光发射器和光接收器，最终电梯平层光感应器失效。

发明内容

针对背景技术中提出的现有电梯平层光感应器在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种新型电梯平层光电传感器，具备提升了产能节省了成本的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种新型电梯平层光电传感器，包括以下运行方式：

S1、每周期发射端轮流驱动，即每周期内驱动脉冲均匀分布，其脉冲间隔为T/3，微控制器打开上升沿和下降沿捕捉功能并配置好定时器；

S2、每周期中，微控制器会在发送1号发射的同时打开3选1电子开关的1号接收通道，捕捉接收到的脉冲宽度；

S3、关闭1号发射；

S4、接收端再次捕捉脉冲数量；

S5、此时若收到脉冲，则判定有红外光干扰，收不到则为正常；

S6、轮流切换3选1电子开关到2号接收、3号接收通道和对应的2号发射驱动脉冲、3号发射驱动脉冲，并同1号接收一样捕捉脉冲宽度和脉冲数量；

S7、连续2个周期后，分别对保存的各周期数据进行比对，即t1 2 3＝4.5-5.5uS且每路脉冲数为1，符合以上2个特征条件则认为接收到正常的发射光束，微控制器通知对应通道输出无遮挡状态信号，若出现每路脉冲数大于1，则认为有干扰光束，该周期将被忽略，如果连续2个周期某1路脉冲数均为0，则判断为光束被遮挡，微控制器通知对应通道输出遮挡状态信号。

优选的，所述微控制器对脉冲的捕捉方式是接收端收到脉冲上升沿时，微控制器捕捉功能触发已经配置好的定时器开始计时，直至捕捉到下降沿时停止计时，并保存时间数据t值，每有一对上升沿和下降沿，脉冲计数加1，即记为1个脉冲。

优选的，所述周期T和脉宽t1 2 3的值是根据整个电路系统的频率特性选定的，选取频率为f＝5kHz，周期T＝1/f＝200uS。

优选的，所述3路发射驱动是分时进行的，而且第2号驱动脉冲、3号驱动脉冲插入在1号发射驱动脉冲的空闲时段，采取分时驱动机制避免光束2之间相互干扰。

优选的，所述1号发射驱动脉冲的单光轴的驱动周期为T，若微控制器要连续2个周期检测不到光束2才判断为遮挡状态，则响应时间约为2T，在1ms以内。

优选的，所述接收端共用一套接收放大电路，微控制器根据发射时序，通过控制CBA端口选择接通对应的接收灯管，再将灯管光电转换的信号传送给接收放大电路，放大后供微控制器识别和处理。

一种新型电梯平层光电传感器清灰防光扰设备，所述壳体的内壁两侧分别设置有对称的发射端和接收端，所述壳体的内壁活动安装有遮光板，且遮光板的上下两端均设有斜面，所述遮光板活动设置在发射端之间，所述遮光板的一侧固定安装有位于壳体中的推动杆，且推动杆的侧壁固定安装有复位推杆，所述复位推杆的顶端固定安装有防逆球，壳体的内壁活动安装有位于防逆球上方的吸液块，所述吸液块的内侧开设有反推滑槽道，且吸液块的底部与防逆球之间滑动连接，吸液块受自身中力向下活动时，通过复位推杆及推动杆活动促使遮光板贴合在一起。

优选的，所述推动杆的顶端固定安装有压气板，所述壳体的内侧开设有气压腔，且压气板活动设置在气压腔中，所述壳体的内壁开设有与气压腔相通的输气道，壳体的内侧活动安装有位于接收端下方的扇柱，所述扇柱的外侧固定安装有对接收端表面清洁的清洁叶，所述清洁叶的数量有三个，三个清洁叶以扇柱的中心轴线为中心等角度布置，所述扇柱的一侧固定安装有扇叶，且输气道的一端位于扇叶的一侧，通过输气道输出的气流实现扇叶带动扇柱进行转动。

优选的，所述清洁叶的内腔开设有存液腔，且存液腔中活动安装有挤液塞，所述清洁叶的内侧开设与存液腔相通的排液道，且壳体的内壁开设有与排液道相通的输液道，所述存液腔中装入有足量的介质，输液道的一端位于吸液块的下方。

优选的，所述吸液块的内壁固定安装有位于反推滑槽道中的挡架，且挡架倾斜布置在反推滑槽道中，挡架的最高端部倾斜向反推滑槽道的方向，所述吸液块的内壁活动安装有位于反推滑槽道和挡架端部交界部位的单摆块，所述单摆块的截面形状呈葫芦形，所述扇叶倾斜布置在扇柱，所述扇叶的数量至少有八个，且扇叶的侧壁与输气道端部滑动连接，扇柱上设置有避空区域，清洁叶在因存液腔中介质增多后，会使得避空区域随扇柱转动至输气道处。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过一套接收放大电路，巧妙利用脉冲空闲时段的错峰驱动，使得响应时间可以做到和单光束一致，省去反光折射镜后使得光备用可以轻松超过2500％，也使得产品装配更加简单快捷，有效提升了产能节省了成本，还通过对错峰驱动脉冲的检测与识别，可以屏蔽遥控器等红外信号的干扰。

2、本发明通过设置遮光板，保证遮光板伸出时，将发射端和接收端中相邻的单一光束传递线路进行隔挡，从而避免对应接收的信道不会相互干扰，同时，遮光板受挡片推动后，会促使扇柱带动清洁叶转动，以此使得清洁叶对发射端和接收端进行擦拭，避免聚集灰尘而出现感应失效的现象。

3、本发明通过其中一个清洁叶中布置有挤液塞，从而保证遮光板在脱离挡板后，存液腔中快速注入介质，使得清洁叶不会对接收端进行遮挡，保证发射端和接收端之间不会感应不会受到影响，同时，存液腔中注入介质，会使得输气道与外部的气流流通量增大，保证输气道快速进气，推动杆快速推出，使得遮光板快速的被恢复，保证发射端和接收端之间的信号连通，最终避免清洁影响信号传递的现象。

附图说明

图1为本发明收发周期流程框示意图；

图2为现有3光轴放大电路示意图；

图3为本发明结电路框图示意图；

图4为本发明发射驱动脉冲示意图；

图5为本发明接受切换选择电路示意图；

图6为本发明3路光束直射示意图；

图7为本发明收发脉冲示意图；

图8为现有3光轴示意图；

图9为本发明带有遮光板的壳体示意图；

图10为本发明俯视示意图；

图11为本发明图10中A-A处剖视示意图；

图12为本发明图10中B-B处剖视示意图；

图13为本发明扇叶示意图。

图中：1、壳体；100、气压腔；101、输气道；102、反推滑槽道；103、输液道；2、光束；3、反光折射镜；4、线路板；5、发射端；501、1号发射；502、2号发射；503、3号发射；6、接收端；601、1号接收；602、2号接收；603、3号接收；7、3选1电子开关；8、接收放大电路；9、微控制器；10、扇柱；11、清洁叶；12、遮光板；13、推动杆；14、压气板；15、复位推杆；150、防逆球；16、单摆块；17、挡架；18、扇叶；19、挤液塞；20、存液腔；21、排液道；22、吸液块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图4，一种新型电梯平层光电传感器，周期T和脉宽t1 2 3的值是根据整个电路系统的频率特性选定的，选取频率f＝5kHz时为最佳工作状态，故周期T＝1/f＝200uS。考虑到红外收发管的使用寿命、节能以及捕捉的可靠性，经过大量实验，每周期最佳点亮时间即脉宽t的取值为5uS。

请参阅图4和图3，其中，3路发射驱动是分时进行的，而且第2号驱动脉冲、3号驱动脉冲插入在1号发射驱动脉冲的空闲时段。采取分时驱动机制避免光束2之间相互干扰，例如，当1号发射501驱动时，2号发射502、3号发射503是关闭的，故2号接收602和3号接收603不会干扰到1号接收601。1号发射501前，微控制器9会通知3选1电子开关7接通1号接收601，见图5，将接收到的信号送接收放大电路8作放大处理。此时2号接收602和3号接收603是断开状态，也不会干扰1号接收601通道的信号。故该设计免除了在光路中增加反光折射镜3等装置来衰减光强度而达到减弱相互干扰的目的。

请参阅图4，其中，1号发射驱动脉冲的单光轴的驱动周期为T，若微控制器9要连续2个周期检测不到光束2才判断为遮挡状态，则响应时间约为2T，通常在1ms以内。从图4可见3号发射503和2号发射502的光束2安排在1号发射501的空闲时段，所以整个3光轴的响应时间并未受到影响，还是约2T。微控制器9会根据不同组的发射驱动脉冲切换对应的接收端3选1电子开关7通道，并记录对应通道遮挡或者无遮挡的次数，以控制对应输出电路输出遮挡或无遮挡信号状态给电梯主机。

其中，基于上面所说的处理机制，可以省去2套接收放大电路8的配置，见图6，1号发射501直接传送到1号接收601，中间无损耗，可以有效提高光备用性能注：光备用就是用对红外波长有一定透光率的滤光片，遮挡于收发端之间的光轴上，产品要工作无异常。如果滤光片的透光率为4％，那么光备用就是2500％。

请参阅图5，其中，采用接收端6共用一套接收放大电路8。微控制器9根据发射时序，通过控制CBA端口选择接通对应的接收灯管，再将灯管光电转换的信号传送给接收放大电路8，放大后供微控制器9识别和处理。减少接收放大电路8可以有效降低成本，便于实现产品微型化设计，提高可靠性。

请参阅图4，其中，根据上面所说的收发处理机制和驱动脉冲的脉宽t1 2 3及数量，接收端对收到的脉冲进行捕捉运算，如果不符合条件，则认为是干扰信号对输出不予处理。利用收发处理机制，比对接收到的脉冲特征，可实现干扰抑制如红外遥控器。

由图7可知，每周期发射端5轮流驱动，即每周期内驱动脉冲均匀分布，其脉冲间隔为T/3。微控制器9打开上升沿和下降沿捕捉功能并配置好定时器。出于抗扰技术的考虑，每周期中，微控制器9会在发送1号发射501的同时打开3选1电子开关7的1号接收601通道，捕捉接收到的脉冲宽度。然后关闭1号发射501，接收端再次捕捉脉冲数量，此时若收到脉冲，则判定有红外光干扰，收不到则为正常。接下来以此类推，轮流切换3选1电子开关7到2号接收602、3号接收603通道和对应的2号发射驱动脉冲、3号发射驱动脉冲，并同1号通道一样捕捉脉冲宽度和脉冲数量。连续2个周期后，分别对保存的各周期数据进行比对，即t1 2 3＝4.5-5.5uS且每路脉冲数为1，符合以上2个特征条件则认为接收到正常的发射光束2，微控制器9通知对应通道输出无遮挡状态信号。若出现每路脉冲数大于1，则认为有干扰光束，该周期将被忽略。如果连续2个周期某1路脉冲数均为0，则判断为光束2被遮挡，微控制器9通知对应通道输出遮挡状态信号参考图1。

微控制器9对脉冲的捕捉方式是这样的，接收端6收到脉冲上升沿时，微控制器9捕捉功能触发已经配置好的定时器开始计时，直至捕捉到下降沿时停止计时，并保存时间数据t值。每有一对上升沿和下降沿，脉冲计数加1，即记为1个脉冲。

请参阅图9-图13，用于平层传感器的清灰及防止光干扰，壳体1的内壁两侧分别设置有对称的发射端5和接收端6，其中主要通过在壳体1的内壁活动安装有遮光板12，并通过遮光板12的上下两端均设有斜面，以此实现遮光板12在跟随壳体1与电梯的挡板接触后，会通过与挡板之间的挤压，使得遮光板12打开，而通过遮光板12呈挡光型的材质，并通过遮光板12活动设置在发射端5之间，从而使得发射端5和接收端6之间进行单束光感应时，通过遮光板12的遮挡，避免其相邻之间的光束干扰，而在实际运用的过程中，还可通过将遮光板12之间设置有隔光板，从而通过遮光板12构件将发射端5输出光束包裹的箱体，以此还能防止外部光束的干扰。

通过在遮光板12的一侧固定安装有位于壳体1中的推动杆13，且推动杆13的侧壁固定安装有复位推杆15，并在复位推杆15的顶端固定安装有防逆球150，防逆球150为球体，并通过在壳体1的内壁活动安装有位于防逆球150上方的吸液块22，通过吸液块22的内侧开设有反推滑槽道102，通过吸液块22的底部与防逆球150之间滑动连接，保证吸液块22受自身中力向下活动时，可以通过复位推杆15及推动杆13活动促使遮光板12贴合在一起，保证遮光板12之间在脱离挡板之后处于脱离的状态，而通过在推动杆13的顶端固定安装有压气板14，并在壳体1的内侧开设有气压腔100，压气板14活动设置在气压腔100中，并通过推动杆13推动压气板14在气压腔100中活动时，促使气压腔100中的气流储量随压气板14的活动而发生改变，而通过在壳体1的内壁开设有与气压腔100相通的输气道101，并在壳体1的内侧活动安装有位于接收端6下方的扇柱10，发射端5的下方同样设置有扇柱10，与接收端6下方的扇柱10安装方式相同，并在扇柱10的外侧固定安装有对接收端6表面清洁的清洁叶11，清洁叶11的数量有三个，三个清洁叶11以扇柱10的中心轴线为中心等角度布置，并在扇柱10的一侧固定安装有扇叶18，且输气道101的一端位于扇叶18的一侧，并通过输气道101输出的气流实现扇叶18带动扇柱10进行转动，以此保证输气道101中的气流向外吐出时，使得扇柱10带动清洁叶11转动，实现对接收端6及发射端5上的灰尘清理，而将清洁叶11设为透光材质，保证了清洁叶11对接收端6擦拭的过程中，不对接收端6的工作造成影响，而通过接收端6在清洁的过程时是处在挡板将接收端6和发射端5遮挡的状态，因而，此时对接收端6和发射端5的清洁，也减少了发射端5和接收端6之间误传递信号的现象。

而通过在一个清洁叶11的内腔开设有存液腔20，并在存液腔20中活动安装有挤液塞19，同时在清洁叶11的内侧开设与存液腔20相通的排液道21，并通过在壳体1的内壁开设有与排液道21相通的输液道103，此时，扇柱10中也开设有用于连通排液道21和输液道103液流道，并在存液腔20中装入有足量的介质，介质可以是水或者油，输液道103的一端位于吸液块22的下方，从而在吸液块22上下移动的过程中，形成对存液腔20的抽吸，保证存液腔20在将介质抽出后，会使得清洁叶11之间的重量相持平，易于进行转动，同时，在存液腔20中装有介质后，会使得单个清洁叶11重力增大，从而在清洁叶11受重力指向相反时，另外两个清洁叶11不会对发射端5和接收端6遮挡，以此保证发射端5和接收端6之间不会在工作的过程中被遮住而降低信号传递的精准度。

而通过在吸液块22的内壁固定安装有位于反推滑槽道102中的挡架17，且挡架17倾斜布置在反推滑槽道102中，挡架17的数量有两个，两个挡架17之间对称布置，且两个挡架17之间的间距小于防逆球150的球径同时大于复位推杆15的直径，而通过挡架17的最高端部倾斜向反推滑槽道102的方向，并在吸液块22的内壁活动安装有位于反推滑槽道102和挡架17端部交界部位的单摆块16，单摆块16的截面形状呈葫芦形，从而实现防逆球150在从反推滑槽道102输出时，经单摆块16的阻挡，可以实现防逆球150仅能通过反推滑槽道102向外运动的单向传动，而通过挡架17端部的倾斜，会使得防逆球150在沿着挡架17运动时，会由于倾斜的部位促使吸液块22快速的顶起，也就保证了遮光板12在受到挡板向内收缩时，通过吸液块22的上移行程增大，使得存液腔20中的介质快速的被抽吸而出，并依据压气板14活动产生的气流更易于清洁叶11进行转动，与此同时，通过防逆球150置于反推滑槽道102后，会率先的使得吸液块22下落，致使吸液块22在遮光板12脱离挡板后，会使得存液腔20中快速充入介质，致使清洁叶11不会进行遮挡，以此使得遮光板12在脱离挡板后，发射端5和接收端6可以快速的进行检测状态。

通过扇叶18倾斜布置在扇柱10上，并通过扇叶18的数量至少有八个，且扇叶18的侧壁与输气道101端部滑动连接，从而保证输气道101中的气流吹动扇叶18转动时，会受扇叶18的阻挡，致使输气道101中的输出气流量降低，致使压气板14在持续向气压腔100中压动时，使得气压腔100中的压力增大，而在扇柱10上设置有避空区域，以此保证清洁叶11在因存液腔20中介质增多后，会使得避空区域随扇柱10转动至输气道101处，即保证气压腔100受压气板14向内吸气时，通过避空区域会使得输气道101中快速的进气，避免因进气缓慢而造成阻力的现象。

本发明的工作原理如下：壳体1安装在电梯外侧并跟随电梯进行活动，然后，当壳体1到达相应楼层后，会使得相应楼层的挡板会接触遮光板12的端部，并通过压制遮光板12会使得遮光板12向壳体1的内腔活动，并在推动杆13活动时，会推动复位推杆15向压气板14的方向运动，促使复位推杆15会沿挡架17向右侧移动，方向参考附图11的右侧放大，防逆球150会将挡架17顶起，进而使得吸液块22上移，促使输液道103处的压力降低，并通过排液道21对存液腔20中的介质进行抽吸，使得挤液塞19向外侧活动，由于此时存液腔20中的介质被抽出，致使清洁叶11与其它清洁叶11重力持平，使得清洁叶11不会出现单个过重的现象。

与此同时，通过推动杆13向右推动压气板14时，压气板14挤压气压腔100会使得气流从输气道101中快速的输出，输气道101的气流会吹在扇叶18上，促使扇叶18带动扇柱10转动，扇柱10带动清洁叶11对发射端5和接收端6进行擦拭，而此时，发射端5和接收端6均被挡板遮挡，因而此时对其擦拭不会影响其工作状态，同时，清洁叶11本身设为透光材质，也避免了擦拭过程中遮挡的影响。

并在输气道101中的气流持续吹在复位推杆15时，扇叶18运动至输气道101的端部会将输气道101部分遮挡，致使气压腔100中的气流不会全部的输出，致使输气道101中的气流会加压对扇叶18进行转动，加快清洁的强度。

而在壳体1受到挡板推动至反推滑槽道102的最右侧后，会使得防逆球150从挡架17的右端滑入至120的右侧，此时，由于挡板的介入，使得防逆球150始终位于反推滑槽道102的右侧，在遮光板12通过电梯运动脱离挡板后，受到吸液块22重力下压，会使得防逆球150依据反推滑槽道102的顶部运动，此时，吸液块22推动防逆球150向左侧运动，并通过吸液块22下移时，会使得吸液块22底部的介质通过输液道103快速的压入在存液腔20中，从而使得一个清洁叶11重量增大，迫使带有存液腔20的清洁叶11处于竖直向下的状态，此时，扇柱10上存在的避空区域会与输气道101对应，致使外部的气流快速的从输气道101与气压腔100相通，使得压气板14跟对推动杆13移动的阻力降低，易于推动杆13将遮光板12顶出，并通过遮光板12再次对多个光束2进行隔断遮挡。

而吸液块22持续的向下顶动，会使得防逆球150从单摆块16经过时，促使单摆块16转动，致使防逆球150移动至挡架17的端部，而在防逆球150远离单摆块16后，单摆块16受到自身重力偏转，使得防逆球150不会从单摆块16返回至反推滑槽道102中，并在后续遮光板12再次受到挡板推动时，会使得防逆球150受到单摆块16和挡架17端部的限制，致使防逆球150会沿挡架17再次的运动，实现上面所说的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。