光电传感器迟滞控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种光电传感器迟滞控制装置及其方法。

背景技术

光电传感器具有感应距离强、不受外界的磁干扰和受温度影响小等特点，已经在工业中广泛应用，尤其脉冲调制的光电传感器由于其抗干扰性强，检测距离远，功耗小等优点，目前已基本取代了非调制的光电传感器。

迟滞的定义是传感器刚开始动作的位置到传感器结束动作的位置的距离。脉冲调制光电传感器一般采用固定的比较电平，当回波信号大于参考阈值时，比较就会输出一个信号，因而判断有目标存在，所述回波信号为光电传感器发射的脉冲信号经目标反射后所得到的信号。

迟滞是光电传感器重要的一个性能，它可以防止在临界位置的抖动造成后级控制器的误判。现有技术中，光电传感器的迟滞性能主要是利用比较器的正向反馈电阻来实现迟滞，但该方法只能实现几十mV到一百多mV，光电传感器迟滞性能不佳，尤其对于脉冲调制光电传感器，由于发射沿比较陡，接收沿也会比较陡，脉冲调制光电传感器的迟滞会往往不足够，造成迟滞性能不佳。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出了一种光电传感器迟滞控制装置及其方法。

本发明采用的一种技术手段为：提供一种光电传感器迟滞控制装置，所述装置包括：

迟滞调整单元、比较单元和处理单元；

所述迟滞调整单元连接所述比较单元的反相输入端，用于提供参考阈值给所述比较单元；

所述比较单元的同相输入端接收回波信号，所述比较单元将所述回波信号和所述参考阈值进行比较处理，获得比较结果并输出给所述处理单元；所述回波信号为光电传感器发射的脉冲信号经目标反射后所得到的信号；

所述处理单元基于所述比较单元输出的比较结果，判断光电传感器输出是否有效，并基于所述光电传感器输出是否有效，来控制所述参考阈值。

本发明采用的另一种技术手段为：提供一种光电传感器迟滞控制方法，所述方法包括：

接收回波信号；

提供参考阈值；

将所述回波信号和和所述参考阈值相比较，获得比较结果；

基于所述比较结果，判断光电传感器输出是否有效；

基于所述光电传感器输出是否有效，控制所述参考阈值。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的光电传感器迟滞控制装置及其方法，包括迟滞调整单元、比较单元和处理单元，所述迟滞调整单元连接所述比较单元的反相输入端，用于提供参考阈值给所述比较单元，所述比较单元将所述回波信号和所述参考阈值进行比较处理，获得比较结果并输出给所述处理单元，所述处理单元基于所述比较单元输出的比较结果，判断光电传感器输出是否有效，并基于所述光电传感器输出是否有效，来控制所述参考阈值。本发明采用光电传感器输出状态负反馈方式控制所述参考阈值，实现了光电传感器迟滞的控制，提升了光电传感器迟滞性能，确保光电传感器可靠检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中光电传感器迟滞控制装置的结构示意图；

图2为一个实施例中光电传感器迟滞控制装置的电路原理图；

图3为一个实施例中光电传感器迟滞控制装置的等效电路原理图一；

图4为一个实施例中光电传感器迟滞控制装置的等效电路原理图二；

图5为一个实施例中光电传感器迟滞控制装置的信号输出示意图；

图6为一个实施例中光电传感器迟滞控制方法的流程示意图一；

图7为一个实施例中光电传感器迟滞控制方法的步骤3的流程图；

图8为一个实施例中光电传感器迟滞控制方法的步骤4的流程图；

图9为一个实施例中光电传感器迟滞控制方法的场景流程示意图；

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作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。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

本发明实施例提供了一种光电传感器迟滞控制装置1，如图1所示，所述光电传感器迟滞控制装置1可以包括：迟滞调整单元11、比较单元12和处理单元13；所述迟滞调整单元11连接所述比较单元12的反相输入端，用于提供参考阈值给所述比较单元12；所述比较单元12的同相输入端接收回波信号SR，所述比较单元12将所述回波信号SR和所述参考阈值进行比较处理，获得比较结果并输出给所述处理单元13；所述回波信号SR为光电传感器发射的脉冲信号经目标反射后所得到的信号；所述处理单元13基于所述比较单元12输出的比较结果，判断光电传感器输出是否有效，并基于所述光电传感器输出是否有效，来控制所述参考阈值。

本发明实施例提供的光电传感器迟滞控制装置1采用光电传感器输出状态负反馈方式控制所述参考阈值，实现了光电传感器迟滞的控制，提升了光电传感器迟滞性能，确保光电传感器可靠检测。

在一个实施例中，如图1所示，所述光电传感器迟滞控制装置1还可以包括供电电源14，所述供电电源14与所述光电传感器迟滞控制装置1连接，用于给所述光电传感器迟滞控制装置1供电。所述供电电源14可以为与外部电源提供装置相连接的电源接口，也可以是储能装置，例如充电电池，还可以是电源模块、电源芯片等。所述供电电源14可以为所述光电传感器迟滞控制装置1持续供电。如图2所示，所述供电电源14具有正极输出端VCC和负极输出端GND，所述正极输出端VCC和负极输出端GND之间输出可以为所述光电传感器迟滞控制装置1提供工作电压的供电电压，例如5V、12V，当然，所述供电电压也可以是其它适配使用需要的电压值，其中所述负极输出端GND指的是电源地，用于接地。

在一个实施例中，所述处理单元13基于所述比较单元12输出的比较结果，检测所述比较单元12输出的比较结果是否有连续预设数量脉冲信号输出；当所述处理单元13检测所述比较单元12输出的比较结果有连续预设数量脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为有效状态；当所述处理单元13检测所述比较单元12输出的比较结果没有连续预设数量脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为无效状态。进一步地，所述预设数量可以设为三个，当所述处理单元13检测所述比较单元12输出的比较结果有连续三个脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为有效状态；当所述处理单元13检测所述比较单元12输出的比较结果没有连续三个脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为无效状态。进一步地，所述预设数量也可以设为五个，当所述处理单元13检测所述比较单元12输出的比较结果有连续五个脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为有效状态；当所述处理单元13检测所述比较单元12输出的比较结果没有连续五个脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为无效状态。所述预设数量还可以设为其他数量。如图5所示，所述预设数量为三个，图中发射信号为光电传感器向目标发射的脉冲信号，回波信号SR为光电传感器发射的脉冲信号经目标反射后所得到的信号，具体的，所述处理单元13可以包括处理器，所述比较单元12可以包括比较器，当所述处理器判断所述回波信号SR大于所述参考阈值时，则所述比较器输出脉冲信号，当所述处理器判断所述回波信号SR小于所述参考阈值时，则所述比较器不输出脉冲信号，进一步地，所述脉冲信号可以为脉冲方波信号；进一步地，当所述处理器检测所述比较器输出的比较结果有连续三个脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为有效状态，光电传感器输出高电平；当所述处理器检测所述比较器输出的比较结果没有连续三个脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为无效状态，光电传感器输出低电平。

在一个实施例中，所述处理单元13基于所述光电传感器输出是否有效的判断，来切换第一控制信号或第二控制信号对所述参考阈值进行控制；当所述光电传感器输出判为有效时，所述处理单元13输出第一控制信号给所述迟滞调整单元11；当所述光电传感器输出判为无效时，所述处理单元13输出第二控制信号给所述迟滞调整单元11。例如，将所述第一控制信号设为高电平，所述第二控制信号设为低电平，当所述光电传感器输出判为有效时，所述处理单元13输出高电平给所述迟滞调整单元11；当所述光电传感器输出判为无效时，所述处理单元13输出低电平给所述迟滞调整单元11。还可以将所述第一控制信号设为低电平，所述第二控制信号设为高电平，当所述光电传感器输出判为有效时，所述处理单元13输出低电平给所述迟滞调整单元11；当所述光电传感器输出判为无效时，所述处理单元13输出高电平给所述迟滞调整单元11。

在一个实施例中，所述参考阈值可以至少包括第一阈值和第二阈值；在所述处理单元13输出第一控制信号给所述迟滞调整单元11的情况下，所述迟滞调整单元11提供第一阈值给所述比较单元12；当所述处理单元13输出第二控制信号给所述迟滞调整单元11的情况下，所述迟滞调整单元11提供第二阈值给所述比较单元12。例如，将所述第一控制信号设为高电平，所述第二控制信号设为低电平，当所述光电传感器输出判为有效时，所述处理单元13输出高电平给所述迟滞调整单元11，所述迟滞调整单元11提供第一阈值给所述比较单元12；当所述光电传感器输出判为无效时，所述处理单元13输出低电平给所述迟滞调整单元11，所述迟滞调整单元11提供第二阈值给所述比较单元12。当然，也可以将将所述第一控制信号设为低电平，所述第二控制信号设为高电平，当所述光电传感器输出判为有效时，所述处理单元13输出低电平给所述迟滞调整单元11，所述迟滞调整单元11提供第一阈值给所述比较单元12；当所述光电传感器输出判为无效时，所述处理单元13输出高电平给所述迟滞调整单元11，所述迟滞调整单元11提供第二阈值给所述比较单元12。本发明实施例所述处理单元13基于所述光电传感器输出是否有效的判断，来切换第一控制信号或第二控制信号对所述参考阈值进行控制，实现了光电传感器迟滞的控制，提升了光电传感器迟滞性能。

在一个实施例中，如图2所示，所述迟滞调整单元11可以包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3组成迟滞调整网络；所述供电电源14具有正极输出端VCC和负极输出端GND；所述处理单元13可以包括处理器；所述比较单元12可以包括比较器；所述第一电阻R1的一端连接所述供电电源14的正极输出端VCC，所述第一电阻R1的另一端连接所述比较器的反相输入端，并且经由所述第二电阻R2连接所述供电电源14的负极输出端GND和经由所述第三电阻R3连接所述处理器。

仅作为示例，设定所述供电电源14的正极输出端VCC为5V，负极输出端GND为电源地，所述第一电阻R1为51K、所述第二电阻R2为20K和所述第三电阻R3为51K，所述处理器通过阈值IO口输出控制信号。

当所述处理器提供的控制信号为高电平时，即将所述处理器的所述阈值IO口置为高电平时，所述光电传感器迟滞控制装置1的等效电路原理图，如图3所示，所述第一电阻R1和所述第三电阻R3并联，所述比较器的正极输入端电压U

此时，所述U

当所述处理器提供的控制信号为低电平时，即将所述处理器的阈值IO口置为低电平时，所述光电传感器迟滞控制装置1的等效电路原理图，如图4所示，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3并联，所述比较器的正极输入端电压U

此时，所述U

在本实施例中，所述处理器基于所述光电传感器输出是否有效的判断，来切换所述处理器的阈值IO口输出的电平，进而对所述参考阈值进行控制，上面示例，所述光电传感器迟滞控制装置1获得了1.1V的迟滞电压。具体的，所述处理器基于所述光电传感器输出是否有效的判断，来切换高电平或低电平对所述参考阈值进行控制；当所述光电传感器输出判为有效时，所述处理器输出高电平给所述迟滞调整网络；当所述光电传感器输出判为无效时，所述处理器输出低电平给所述迟滞调整网路。进一步地，在所述处理器输出高电平给所述迟滞调整网络的情况下，即将所述处理器的所述阈值IO口置为高电平时，所述迟滞调整网络提供第一阈值2.2V给所述比较器；当所述处理器输出低电平给所述迟滞调整网络的情况下，即将所述处理器的所述阈值IO口置为低电平时，所述迟滞调整网络提供第二阈值1.1V给所述比较器，此时所述光电传感器迟滞控制装置1采用所述迟滞调整网络组成所述比较器负反馈方式，实现了1.1V迟滞电压，如图5所示，图中发射信号为光电传感器向目标发射的脉冲信号，回波信号SR为光电传感器发射的脉冲信号经目标反射后所得到的信号。当所述处理器判断所述回波信号SR大于所述参考阈值时，则所述比较器输出脉冲方波信号，进一步地，当所述处理器检测所述比较器输出的比较结果有连续三个脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为有效状态，光电传感器输出高电平；此时，所述处理器基于所述光电传感器输出是否有效的判断，来切换所述处理器的阈值IO口输出的电平；当所述处理器判断所述回波信号SR小于参考阈值时，则所述比较器不输出脉冲方波信号，进一步地，当所述处理器检测所述比较器输出的比较结果没有连续三个脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为无效状态，光电传感器输出低电平；此时，所述处理器基于所述光电传感器输出是否有效的判断，来切换所述处理器的阈值IO口输出的电平，进而对所述参考阈值进行控制。本实施例，所述光电传感器迟滞控制装置1，采用所述迟滞调整网络组成所述比较器负反馈方式，实现了光电传感器迟滞的控制，防止所述回波信号SR在临界位置的抖动造成后级控制器的误判，提高了抗干扰能力。当然，所述第一电阻R1设为51K、所述第二电阻R2设为20K和所述第三电阻R3设为51K，仅作为示例，所述第一电阻R、所述第二电阻R2和所述第三电阻R3，还可以设为其他电阻值，所述光电传感器迟滞控制装置经过所述迟滞调整网络实现的迟滞电压能满足实际工程需要即可。

本发明实施例还提供了一种光电传感器迟滞控制方法，如图6所示，所述方法基于所述光电传感器迟滞控制装置1上实现，该方法包括如图6所示的步骤S1-S5：

步骤S1：接收回波信号；所述回波信号SR为光电传感器发射的脉冲信号经目标反射后所得到的信号。

步骤S2：提供参考阈值；所述参考阈值可以通过所述迟滞调整单元11提供。

步骤S3：将所述回波信号和和所述参考阈值相比较，获得比较结果；步骤S3可以通过所述比较单元12来实现。

步骤S4：基于所述比较结果，判断光电传感器输出是否有效；步骤S4可以通过所述处理单元13来实现。

步骤S5：基于所述光电传感器输出是否有效，控制所述参考阈值；步骤S5可以通过所述处理单元13来实现。

本发明实施例提供的光电传感器迟滞控制方法，所述方法可通过所述迟滞调整单元11提供参考阈值给所述比较单元12的反相输入端，所述比较单元12的同相输入端接收回波信号SR，所述比较单元12将所述回波信号SR和所述参考阈值进行比较处理，获得比较结果并输出给所述处理单元13，所述处理单元13基于所述比较单元12输出的比较结果，判断光电传感器输出是否有效，并基于所述光电传感器输出是否有效，来控制所述参考阈值，实现了光电传感器迟滞的控制，提升了光电传感器迟滞性能，确保光电传感器可靠检测。

在一个实施例中，本实施例是在上述实施例基础上进一步改进的实施例，如图7所示，所述将所述回波信号SR和和所述参考阈值相比较，获得比较结果的步骤可以包括步骤S31-S33：

步骤S31：判断所述回波信号是否大于所述参考阈值；

步骤S32：当判断所述回波信号大于所述参考阈值时，则输出脉冲信号；

步骤S33：若否，则不输出脉冲信号。

本实施例中，当所述处理单元13判断所述回波信号SR大于所述参考阈值时，则比较单元12输出脉冲信号，若否，则所述比较单元12不输出脉冲信号，所述脉冲信号可以为脉冲方波信号。

在一个实施例中，本实施例是在上述实施例基础上进一步改进的实施例，如图8所示，所述基于所述比较结果，判断光电传感器输出是否有效的步骤可以包括步骤S41-S43：

步骤S41：检测所述比较结果是否有连续预设数量脉冲信号输出；

步骤S42：当检测所述比较结果有连续预设数量脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为有效状态；

步骤S43：若否，则光电传感器输出判为无效状态。

进一步地，所述预设数量可以设为两个、三个、四个、五个等其他数量。

具体的，当所述预设数量为三个时，所述基于所述比较结果，判断光电传感器输出是否有效的步骤可以包括步骤S41A-S43A：

步骤S41A：检测所述比较结果是否有连续三个脉冲信号输出；

步骤S42A：当检测所述比较结果有连续三个脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为有效状态；

步骤S43A：若否，则光电传感器输出判为无效状态。

本实施例中，当所述处理单元13检测所述比较单元12输出的比较结果有连续三个脉冲信号输出时，则光电传感器输出判为有效状态，若否，则光电传感器输出判为无效状态，即当所述比较单元12无输出时，才会判定光电传感器无输出，防止在临界位置的抖动，确保光电传感器输出准确，提高光电传感器迟滞性能。

在一个实施例中，本实施例是在上述实施例基础上进一步改进的实施例，所述基于所述光电传感器输出是否有效，控制所述参考阈值的步骤可以包括：基于所述光电传感器输出是否有效的判断，来切换第一控制信号或第二控制信号对所述参考阈值进行控制。具体的，当所述光电传感器输出判为有效时，所述处理单元13可以输出第一控制信号给所述迟滞调整单元11；当所述光电传感器输出判为无效时，所述处理单元13可以输出第二控制信号给所述迟滞调整单元11。

本实施例中，所述第一控制信号和所述第二控制信号可以为数字信号，例如：所述第一控制信号和所述第二控制信号可以为高电平或低电平，当所述第一控制信号为高电平时，当所述光电传感器输出判为有效时，所述处理单元13输出高电平给所述迟滞调整单元11，所述迟滞调整单元11提供第一阈值给所述比较单元12。当所述第二控制信号为低电平时，当所述光电传感器输出判为无效时，所述处理单元13输出低电平给所述迟滞调整单元11，所述迟滞调整单元11提供第二阈值给所述比较单元12。本实施例基于所述光电传感器输出是否有效的判断，来切换第一控制信号或第二控制信号对所述参考阈值进行控制，实现了光电传感器迟滞的控制，提升了光电传感器迟滞性能，确保光电传感器可靠检测。

在一个实施例中，图9为一个实施例中一种光电传感器迟滞控制方法的场景流程示意图。本实施例中，所述处理单元13可以包括处理器，所述控制信号可以通过所述处理器的阈值IO口提供，所述比较单元12可以包括比较器，所述参考阈值可以包括第一阈值和第二阈值，所述第一阈值为高阈值，所述第二阈值为低阈值。本实施例在所述处理器上电初始化，并且光电传感器输出设为默认无输出状态情况下进行的，如图9所示，所述处理器的阈值IO口设为高电平，所述迟滞调整单元11提供第一阈值给所述比较器，判断所述回波信号是否大于所述第一阈值，当所述回波信号大于所述第一阈值时，则所述比较器输出脉冲信号，若否，则比较器不输出脉冲信号，所述处理器检测所述比较器输出的比较结果有连续三个脉冲信号输出时，即当所述处理器检测到连续三个比较器输出有效时，光电传感器输出判为有效状态，同时所述处理器的阈值IO口设为低电平，此时所述迟滞调整单元11提供第二阈值给所述比较器，当所述回波信号受目标影响变小甚至消失，所述比较器无脉冲输出时，所述处理器判断比较器连续三个无输出，则光电传感器输出判为无效，同时所述处理器的阈值IO口设为高电平，实现了光电传感器迟滞控制，确保光电传感器输出准确，提高光电传感器迟滞性能。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。请输入具体实施内容部分。