专利名称：红外双束定距离的感应器及其感应方法
技术领域：
本发明涉及一种红外感应器，特别是涉及一种红外双束定距离的感应器及其感应方法。
背景技术：
红外感器可应用于需要对人体靠近进行精确定位的场所，如感应洁具、ATM机、 自动门铃、防盗报警等。目前在上述场所应用的红外感应器一般采用主动式红外感应方式或者位置敏感检测器件，其处理过程是红外发射器发射一定波长的红外线，经人体反射后， 通过红外接收器判断该反射信号强度或计算感应距离，来实现自动感应判断。这类型的红外感应器存在的问题是对不同颜色、不同粗糙度的物体反应敏感度不同，白色的、表面光滑的物体对红外光的反射强，表现为感应距离远；黑色的、表面存在漫反射的物体对红外光的反射弱，表现为感应距离短、甚至不感应，因此影响产品的正常使用。

发明内容
本发明为了克服上述现有技术之不足，提供一种预先设定感应距离和被测物宽度，从而实现对黑色和表面存在漫反射物体进行准确判断的红外双束定距离的感应器及其感应方法。为了达到上述目的，本发明红外双束定距离的感应器及其感应方法的技术方案为
红外双束定距离的感应器，所述感应器包括单片机、两组对称设置的发射管和接收管， 发射管和接收管均处于同一直线上，两发射管位于两接收管内侧，发射管由发射控制器连接单片机，接收管由接收电路连接单片机；两发射管之间的距离为A1A2和发射方向夹角为 R、被测物的宽度C1C2、两接收管之间的距离为Bp2和接收方向的倾角为β，发射管到被测物的垂直距离即感应距离为H，两发射管发射的红外线分别与被测物Cp C2两端相交，接收管接收光线沿C1Bp C2B2方向最强；所述被测物的宽度C1C2为20-120cm，两个发射管发射方向夹角R的计算公式如下
R=180-2 Xarctan [2 H/ (C1C^A1A2)], 两接收管接收方向的倾角的计算公式为 β =arctan [2 H/ (C1C2-B1B2)]。本发明的感应器应用时，先设定被测物间的宽度C1C2、感应距离H、两接收管间的距离Bp2、两发射管间的距离A1A2，即可得出两发射管的夹角R，接收管接收方向的倾角β ； 根据实际需要，被测物的宽度在20-120cm范围内变化，两发射管的夹角R及接收管接收方向的倾角β随之发生变化。不同用途的感应器，其两发射管的夹角由发射接收管的固定支架来确定和固定。本发明所述的感应器其中一组由发射管和接收管组成的右向红外发射接收装置， 它的感应检测能力是以黑色或表面存在漫反射物体为参考设计的，对黑色物体的感应检测能力，应大于实际需要的感应距离值；对其它颜色的感应检测能力，大于实际需要的感应距离值。由另一组发射管和接收管组成的左向红外发射接收装置，其感应检测能力与右向的完全一样，即左右两组红外发射接收装置对黑色的物体的检测距离都大于实际需要的感应距离值。本发明所述的感应器在工作时，其中第一组发射管和接收管工作时，第二组发射管和接收管睡眠，第二组发射管和接收管工作时，第一组发射管和接收管睡眠，两组发射管和接收管交替工作；当第一组发射管和接收管工作时，检测到有物体在检测区域，第一组接收电路给单片机发送确认信号，紧接着第二组发射管和接收管工作时，也检测到有物体在检测区域，第二组接收电路也给单片机发送确认信号，并经过三个以上的循环判断，两个接收管均检测到有物体在检测区域三次以上，单片机将向外输出信号。其中一组发射管和接收管工作时，检测到有物体在检测区域，其接收电路给单片机发送信号，另一组发射管和接收管工作时，未检测到有物体在检测区域，则不向单片机发送信号，从而单片机也不向外输出信号。本发明在应用时，一个被测物从距离感应器大于感应距离的前方平行经过，当被测物体在感应器的右前方时，由于红外发射接收装置的感应能力大于感应距离值，可能被测物在距离感应器大于感应设定值时，其中一个接收管就接收到反射信号，但这时因为被测物的另一端不能与另一个发射管发出的红外光相切，另一接收管接收不到另一个发射管发出的红外反射光，单片机无信号输出。当被测物体到达感应器的正前方时，由于被测物与感应器的距离大于感应距离， 其两端落在了两发射管所形成的夹角内，左右两端均不能与两发射管发出的红外光相交， 两接收管都接收不到反射信号，单片机无信号输出。当被测物体到达感应器的左前方时，情况与在右前方时一样，单片机无信号输出。只有当被测物体到达感应器的正前方，且与感应器的距离等于或小于感应设定值时，其两端才会同时与两发射管发出的红外光相交，或同时将两发射管发出的红外光遮挡， 两接收管都将收到反射的信号，单片机将有信号输出。当环境参数(温度、湿度、亮度)发生变化时，有可能造成红外发射接收装置感应能力的增加或减小，由前面的分析可知，感应能力增加，将不会影响到本感应器的实际感应距离，而感应能力的减小，将有可能造成本感应器实际感应距离的减小。本发明采用预先对红外发射接收装置的感应能力进行补偿方法，将环境参数变化可能造成的感应能力减小，以及元器件参数误差造成的感应能力减小都考虑在内。在电路设计上，两组发射管分别使用恒流源，确保发射功率在任何环境下都不会发生变化；在接收电路中，根据长期积累的坏境参数变化对反射式红外感应器所产生的距离变化情况，事先对运放的增益进行相应的提升，确保在坏境参数变化时，接收电路中的放大器也有足够的增益，送出正确的信号。本发明的感应器可以应用于感应洁具、ATM机、自动门铃等行业。本发明采用逆向思维，不需要对发射和接收的红外信号进行大量的分析和处理， 仅利用独特的光路设计、简单的逻辑判断和富裕的感应检测能力，即可实现对特定大小物体靠近距离的精确判断，且不受被测物体颜色和表面粗糙度的影响，产品成本低、可靠性高、抗干扰力强。


现结合附图对本发明做进一步阐述
图1为本发明红外双束设定距离的感应器的结构示意图； 图2为本发明红外双束设定距离的感应器的感应方法的工作原理图。
具体实施例方式如图1或图2所示，本发明红外双束定距离的感应器及其感应方法，所述感应器包括单片机1、两组对称设置的发射管2、3和接收管4、5，发射管2、3和接收管4、5均处于同一直线上，两发射管2、3位于两接收管4、5内侧，发射管2、3由发射控制器6连接单片1，接收管4、5由接收电路7连接单片机1 ；两发射管2、3之间的距离为A1A2和发射方向夹角为 R、被测物的宽度C1C2、两接收管4、5之间的距离为Bp2和接收方向的倾角为β，发射管2、3 到被测物的垂直距离即感应距离为H，两发射管2、3发射的红外线分别与被测物C1W2两端相交，接收管4、5接收光线沿C1BpCJ2方向最强；所述被测物的宽度C1C2为20-120cm，两个发射管2、3发射方向夹角R的计算公式如下
R=180-2 Xarctan [2 H/ (C1C^A1A2)], 两接收管4、5接收方向的倾角β的计算公式为 β =arctan [2 H/ (C1C2-B1B2)]。本发明的感应器应用时，先预设被测物间的宽度C1C2、感应距离H、两接收管4、5间的距离Bp2、两发射管2、3间的距离A1A2，即可得出两发射管2、3的夹角R，接收管4、5接收方向的倾角β ；根据实际需要，被测物的宽度C1C2在20-120cm范围内变化，两发射管2、3 的夹角R及接收管4、5接收方向的倾角β随之发生变化。不同用途的感应器，其两发射管 2、3的夹角R由发射接收管的固定支架来确定和固定。本发明所述的感应器其中一组由发射管2和接收管4组成的右向红外发射接收装置，它的感应检测能力是以黑色或表面存在漫反射物体为参考设计的，对黑色物体的感应检测能力，应大于实际需要的感应距离值；对其它颜色的感应检测能力，大于实际需要的感应距离值。由另一组发射管3和接收管5组成的左向红外发射接收装置，其感应检测能力与右向的完全一样，即左右两组红外发射接收装置对黑色的物体的检测距离都大于实际需要的感应距离值。本发明感应器第一组发射管2和接收管4工作时，第二组发射管3和接收管5睡眠，第二组发射管3和接收管5工作时，第一组发射管2和接收管4睡眠，两组发射管2、3 和接收管4、5交替工作；当第一组发射管2和接收管4工作时，检测到有物体在检测区域， 第一组接收电路7给单片机1发送确认信号，紧接着第二组发射管3和接收管5工作时，也检测到有物体在检测区域，第二组接收电路7也给单片机1发送确认信号，并经过三个以上的循环判断，两个接收管4、5均检测到有物体在检测区域三次以上，单片机1将向外输出信号。其中一组发射管2和接收管4工作时，检测到有物体在检测区域，其接收电路7给单片机1发送信号，另一组发射管3和接收管5工作时，未检测到有物体在检测区域，则不向单片机1发送信号，从而单片机1也不向外输出信号。本发明在应用时，一个被测物从距离感应器大于感应距离H的前方平行经过，当被测物体在感应器的右前方时，由于红外发射接收装置的感应能力大于感应距离H值，可能被测物距感应器大于感应距离H时，其中一个接收管4就接收到反射信号，但这时因为被测物的另一端不能与另一个发射管3发出的红外光相交，另一接收管5接收不到另一个发射管3发出的红外反射光，单片机1无信号输出。当被测物体在感应器的正前方时，由于被测物与感应器的距离大于感应距离H 值，其两端落在了两发射管2、3所形成的夹角R内，左右两端均不能与两发射管2、3发出的红外光相交，两接收管4、5都接收不到反射信号，单片机1无信号输出。当被测物体到达感应器的左前方时，情况与在右前方时一样，单片机1无信号输
出ο只有当被测物体到达感应器的正前方，且与感应器的距离等于或小于设定的感应距离H值时，其两端才会同时与两发射管2、3发出的红外光相交，或同时将两发射管2、3发出的红外光遮挡，两接收管4、5都将收到反射的信号，单片机1将有信号输出。本发明采用预先对红外发射接收装置的感应能力进行补偿方法，将环境参数变化可能造成的感应能力减小，以及元器件参数误差造成的感应能力减小都考虑在内。在电路设计上，两组发射管2、3分别使用恒流源，确保发射功率在任何环境下都不会发生变化；在接收电路7中，根据长期积累的坏境参数变化对反射式红外感应器所产生的距离变化情况，事先对运放的增益进行相应的提升，确保在坏境参数变化时，接收电路7中的放大器71 也有足够的增益，送出正确的信号。
权利要求
1.红外双束定距离的感应器，其特征在于所述感应器包括单片机、两组对称设置的发射管和接收管，发射管和接收管均处于同一直线上，两发射管位于两接收管内侧，发射管由发射控制器连接单片机，接收管由接收电路连接单片机；两发射管之间的距离为A1A2和发射方向夹角为R、被测物的宽度C1C2、两接收管之间的距离为Bp2和接收方向的倾角为 β，发射管到被测物的垂直距离即感应距离为H，两发射管发射的红外线分别与被测物C” C2两端相交，接收管接收光线沿C1Bp CJ2方向最强；所述被测物的宽度C1C2为20-120cm， 两个发射管发射方向夹角R的计算公式如下R=180-2 Xarctan [2 H/ (C1C^A1A2)],两接收管接收方向的倾角的计算公式为β =arctan [2 H/ (C1C2-B1B2)]。
2.根据权利要求1所述的红外双束定距离的感应器，其特征在于所述两组发射管均使用恒流源。
3.红外双束定距离的感应器的感应方法，其特征在于所述感应器中第一组发射管和接收管工作时，第二组发射管和接收管睡眠，第二组发射管和接收管工作时，第一组发射管和接收管睡眠，两组发射管和接收管交替工作；当第一组发射管和接收管工作时，检测到有物体在检测区域，第一组接收电路给单片机发送确认信号，紧接着第二组发射管和接收管工作时，也检测到有物体在检测区域，第二组接收电路也给单片机发送确认信号，并经过三个以上的循环判断，两个接收管均检测到有物体在检测区域三次以上，单片机将向外输出信号。
4.根据权利要求3所述的红外双束定距离的感应器的感应方法，其特征在于其中一组发射管和接收管工作时，检测到有物体在检测区域，其接收电路给单片机发送信号，另一组发射管和接收管工作时，未检测到有物体在检测区域，则不向单片机发送信号，从而单片机也不向外输出信号。
全文摘要
本发明公开了红外双束设定距离的感应器及其感应方法，所述感应器包括单片机、两组对称设置的发射管和接收管，发射管和接收管均处于同一直线上，两发射管位于两接收管内侧，发射管由发射控制器连接单片机，接收管由接收电路连接单片机；发射管到被测物的垂直距离即感应距离为H，预先设定被测物宽度C1C2、感应距离H、两发射管之间的距离为A1A2和两接收管之间的距离为B1B2，从而确定两发射管的夹角R及接收管接收方向的倾角β。本发明采用逆向思维，不需要对发射和接收的红外信号进行大量的分析和处理，且不受被测物体颜色和表面粗糙度的影响，产品成本低、可靠性高、抗干扰力强。
文档编号G01V8/20GK102455444SQ201010523639
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者黄印章 申请人:洁利来(福建)感应设备有限公司