[实用新型]接近型反射式光电开关

说明书

本实用新型涉及光学电子技术领域。

在自动化生产过程中，如印刷、包装机械行业或需要提供动作信号的自动化生产领域，都要尽量减少人为因素产生的失误。由此，必须对自动化设备进行协调，对机、电系统进行精确控制，确保不产生误动作，其中以光电开关识别色标，达到精确定位的目的，是实现自动化生产的关键。目前，国内常用的光电开关在光学系统上一般采用分束片分光，损耗光能量大，降低了系统信噪比；或者采用分束片分光，损耗光能量大，降低了系统信噪比；或者采用两个透镜倾斜放置，光轴交叉，造成光学上加工困难，装配调试质量难于保证，影响了灵敏度，加之相应的电子系统中的电子线路也比较复杂等缺点。

本实用新型的目的，是提供一种工作距离在10mm-15mm之间的反射式光电开关——接近型反射式光电开关。它利用可见光谱范围内的色标——背景对某一波长的光具有不同反射率的特性，从背景中识别出色标。

本实用新型主动发射的调制光通过光学系统聚焦在色标上，由色标反射回来的光再经光学系统聚焦在探测器上，进行光电转换。电信号由电子线路放大、处理，最后以直流电平输出。具体结构见附图。

附图1：是本实用新型的结构图。

本实用新型是由光学系统和电子系统两部分组成。

本实用新型的光学系统是由三个透镜组成的，其结构是，在透镜(1)的后面的同一水平线上安有透镜(2)和透镜(3)，而三个透镜的光轴互相平行。其中透镜(1)与透镜(2)构成发射光学系统，透镜(1)与透镜(3)构成接收光学系统。

本实用新型的电子系统，是在透镜(3)后面，安装有光电转换探测器(7)，再串接前置放大器(8)，再串接后级放大器(9)，再接至相关器(10)；在透镜(2)后，安有光栏(5)，其后有发光二极管(4)，再串接方波发生器(6)，再接至相关器(10)。相关器(10)接至比较器(12)的正极，比较器(12)的负极接灵敏度调节电位器(11)，比较器(12)串接亮动、暗动切换器(13)，再接至带有短路保护的NPN电流电压输出型功率放大器(14)，或PNP电流电压输出型功率放大器(15)上。NPN电流电压输出功率放大器(14)含有输出Q和V+(外接电源＂+＂端)短路的保护器，PNP电流电压输出型功率放大器(15)含有输出出Q和V-短路的保护器。

本实用新型工作时，由光源发射出的调制光通过透镜(1)、(2)、(3)组成的光学系统聚焦在色标上，由色标反射回来的光再经光学系统聚焦在光电转换探测器(7)上，电转换探测器(7)给出的电信号经低噪声、高输入阻抗的场效应晶体管组成的串联负反馈前置放大器(8)进行前置放大，后跟一级放大器(9)。放大器(9)输出的信号频率与方波发生器(6)输出的方波同频，加到相关器(10)上。相关器是一种完成被测信号与参考信号(即方波发生器(6)输出信号)互相关函数运算部件，即把被测信号中与参考信号同频同相的信号检测出来，抑制非同步的噪声信号。相关器色括乘法器和积分器、直流放大器两部分组成。相关器(10)输出的直流信号Vi的高低正比于背景和色标反射率差值。该直流信号Vi输入到比较器(12)的＂+＂输入端，＂-＂输入端接一门槛电平，门槛电平Vo由灵敏度调节电位器(11)产生，为了可靠性，Vo调制V_1/2上，比较器(12)的输出就是开关量，当Vi＜Vo比较器(12)的输出为逻辑＂0＂，当Vi＞Vo输出为逻辑＂1＂。比较器(12)的输出送到控制亮动、暗动切换器(13)的V_B输入端，另一输入端V_A是光电开关的外接引线L/D端，当V_A悬空时，是亮动；当V_A线外接V-(外接电源线＂-＂端)时，是暗动。切换器(13)的输出端接到带有短路保护的NPN电流电源输出型功率放大器(14)或PNP电流电源输出型功率放大器(15)上，由Q端以直流电平输出工作电压。

本实用新型有以下特点：

1.光学发射、接收系统的结构不同于其它光电开关，其光学系统元件数量少，光学效率高，发射系统对接收系统无杂光干扰。

2.电子线路中的相关器采用了开关式乘法部件，它不同于现有的光电开关中采用的模拟乘法器，因而电路简单，容易调试，线性度好，动态范围大。

3.本实用新型信噪比高，工作稳定，不受环境光干扰，能从＂反射率差＂极小的背景中探测出色标。

4.响应速度快，适用于高速运动的色标图案。

5.体积小，结构紧凑，安装调试方便，具有较高的性能价格比。