专利名称：高速光电数粒传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于自动控制中对运动物体进行计数和测量的传感器。特别是
一种用于制药行业中的光电数粒机非接触光电式计数测量技术的高速光电数粒传感器。
背景技术：
光电数粒机的技术核心之一是安装有发射、接收红外线的光电数粒传感器，该光 电数粒传感器内设有数粒检测通道，当颗粒通过检测通道时，发射端的红外线被遮挡，相应 的接收端就会检测到红外线信号的脉冲变化。变化的脉冲通过可编程控制器(PLC)或CPU 内的应用程序和模型，通过特定算法对脉冲信号识别、判断，确定通过的颗粒的特性、形状、 体积，即可判断通过的药粒是合格品还是不合格品，并进行计数和记录。 现有的光电数粒传感器有以下三种 第一种是扩散反射型光电数粒传感器。扩散反射型光电数粒传感器是利用反射型 光电传感器组成光电数粒系统；扩散反射型光电数粒传感器的优点是结构简单，价格便宜， 但是，其最主要的缺点是反射回的光不仅受物体大小的影响，而且同物体的颜色、表面反射 率、下落的角度等多种因素有关，因而其可靠性不高。由于反射回的光受物体的大小及颜色 等因数的影响，因而，扩散反射型光电数粒传感器在使用中必须对每一种待测物体进行传 感器的校正，非常耗费时间。在物体的颜色、表面反射率一致性不好时，误数的几率增加。以 上因素限制了扩散反射型光电数粒传感器在数粒系统中的应用。 第二种是对射型光纤光电数粒传感器。对射型光纤光电数粒传感器由光纤传感放 大器和矩型光纤管组成，矩型光纤管利用光纤连接技术，将一路光用光波导的形式，扩展为 多束光，增大了发射和接收的面积，而使传感器的探测面积得以增大到数粒系统所要求的 截面积。传感器采用对射的方式，因此传感器仅在物体挡住对射光路时改变输出状态。因 为对射传感器的输出仅同物体的大小有关，而与物体的颜色、表面反射率、下落的角度等多 种因素无关，因而，对射型光纤光电数粒传感器具有比扩散反射型光电数粒传感器高的可 靠性。但是由于对射型光纤光电数粒传感器将一路光扩展为多束光，因而当物体挡住扩展 后的多束光(n)中的其中一路光时，相当于挡住了扩展前的光束的l/n。为了使传感器的输 出改变状态，光电传感器的阈值必须调得很低(为扩展前的1/n)，这使得对射型光纤光电 数粒传感器的抗干扰性下降。光纤传感器的另一个缺点是价格昂贵，限制了它的广泛应用。 第三种是扫描光幕数粒传感器。扫描光幕数粒传感器的原理是光幕的一边等间距 安装有多个红外发射管，另一边一一对应地有安装在同一条直线上，相同数量，同样排列的 红外接收管，对应的发射管和接收管依一定的时序逐一开通一个通道，关闭其与通道的扫 描方式，从第一个光路开始到最后一个光路，周而复始，构成一个扫描光幕。当开通的通道 被下落的物体挡住时，扫描光幕的输出改变状态，计数器加一。扫描光幕数粒传感器的主要 缺陷在于其低的分辨率和低的计数速度。由于从第一个光路开始到最后一个光路的扫描 需要一定的时间(通道数越多，扫描时间越长)，当扫描时间大于物体通过光幕的时间时， 光幕传感器无法可靠地探测到物体，这就限制了可探测物体的最小尺寸和通过光幕时的速
3度。
以上三种光电数粒传感器存在着以下共有的缺陷 1.对小尺寸颗粒的识别和检测，其失效率高，不能满足制药行业的要求。目前最成
熟的技术也只能有限检测识别直径大于2. 5mm的颗粒。 2.光电传感器的响应速度不能满足高速、大批量的装瓶需求。 3.颗粒数粒过程中产生的粉尘及振动输送过程中产生的静电，对光电传感器会干 扰并影响数粒精度。 4.传感器的可靠性不高，存在误数问题。
发明内容本实用新型的目的是为了克服现有光电数粒传感器数粒精度差、响应速度慢、可 靠性差的缺陷，发明一种利用同时发射、分时调制的对射型光电传感器阵列，实现高速、可 靠、高分辨率的高速光电数粒传感器。 本实用新型的目的是按如下的方式来实现的所述高速光电数粒传感器，由同时 发射的第一至第n通道的发光管及其对应的接收管组成，第一至第n通道的发光管可以组 成一维的光电数粒传感器(只有x方向)，也可以组成二维的光电数粒传感器(包括x方向 和y方向)。 所述发光管通过驱动电路发射红外光，第一至第n通道的发光管发射的红外光构 成了光电数粒传感器的光幕；接收管通过放大电路及信号处理电路接收光幕传递过来的信 号；另有一时序电路产生时序，使相邻的发光管的发射，处于不同的时间间隔内，即第一通 道的发射同第二、第三、第n通道的发射处于不同的时间阶段内；时序电路同时控制接收器 的放大及信号处理电路，使接收器的采样工作与相应通道的发射管的发射工作相同步；经 过时序电路控制的脉冲，通过可编程控制器(PLC)或微处理器(CPU)内的应用程序和模型， 对脉冲信号进行识别和判断，再通过输出控制显示通过的颗粒的特性、形状、体积、坐标，或 者通过通讯模块、计算机应用软件显示通过的颗粒的特性、形状、体积、坐标；通过颗粒的特 性、形状、体积、坐标，即可判断通过的颗粒是合格品还是不合格品，并进行计数和记录。 所述驱动电路、放大电路、信号处理电路和时序电路，是采用ISL102A集成电路内 包含的驱动、放大、信号处理及时序电路，发光管D通过ISL102A的管脚7与的驱动电路连 接，接收器S反向偏置，经由管脚1接到ISL102A内的放大电路，管脚6和管脚7之间连接 有时序电路，通过时序电路产生延时，该延时能保证每个通道的光电发射和接收是在各自 不同的时间间隔内发射和接收的时序，由此保证了光幕能够工作在调制式同时发射和对射 的模式下，确保光电数粒传感器的可靠、高速和高分辨率；管脚5经由ISL102A集成电路内 的信号处理电路与接收器S连接，当接收器S接收的信号下降到一定阈值时，信号处理电路 会产生报警信号，提示系统受到粉尘等因素影响，需要对系统进行维护，避免传感器误数。 本实用新型的积极效果如下 本实用新型拥有高的分辨率，可探测到最小< lmm的颗粒；本实用新型采用同时 发射，相邻通道互相不干扰的光电传感器阵列(非扫描计数式光幕)，大大提高了的数粒传 感器响应速度，满足高速数粒的要求；本实用新型采用调制对射式传感器，大大提高了检测 的可靠性；本实用新型可以构成不同形式的数粒传感器，可对扁平物体进行计数，并可对物体的截面积，体积进行测量。
图1是本实用新型的电路框图 图2是本实用新型的电路图
具体实施方式如图l所示，所述高速光电数粒传感器，由同时发射的第一至第n通道的发光管及 其对应的接收管组成，第一至第n通道的发光管可以组成一维只有x方向的光电数粒传感 器，也可以组成二维包括x方向和y方向的光电数粒传感器。(图中是x方向通道) 所述发光管通过驱动电路发射红外光，第一至第n通道的发光管发射的红外光构 成了光电数粒传感器的光幕；接收管通过放大电路及信号处理电路接收光幕传递过来的信 号；另有一时序电路产生时序，使相邻的发光管的发射，处于不同的时间间隔内，即第一通 道的发射同第二、第三、第n通道的发射处于不同的时间阶段内；时序电路同时控制接收器 的放大及信号处理电路，使接收器的采样工作与相应通道的发射管的发射工作相同步；经 过时序电路控制的脉冲，通过可编程控制器(PLC)或微处理器(CPU)内的应用程序和模型， 对脉冲信号进行识别和判断，再通过输出控制显示通过的颗粒的特性、形状、体积、坐标，或 者通过通讯模块、计算机应用软件显示通过的颗粒的特性、形状、体积、坐标；通过颗粒的特 性、形状、体积、坐标，即可判断通过的颗粒是合格品还是不合格品，并进行计数和记录。 如图2所示，所述驱动电路、放大电路、信号处理电路和时序电路，是采用ISL102A 集成电路内包含的驱动、放大、信号处理及时序电路，发光管D通过ISL102A的管脚7与的 驱动电路连接，接收器S反向偏置，经由管脚1接到ISL102A内的放大电路，管脚6和管脚 7之间连接有时序电路，通过时序电路产生延时，该延时能保证每个通道的光电发射和接收 是在各自不同的时间间隔内发射和接收的时序，由此保证了光幕能够工作在调制式同时发 射和对射的模式下，确保光电数粒传感器的可靠、高速和高分辨率；管脚5经由ISL102A集 成电路内的信号处理电路与接收器S连接，当接收器S接收的信号下降到一定阈值时，信号 处理电路会产生报警信号，提示系统受到粉尘等因素影响，需要对系统进行维护，避免传感 器误数。 与采用反射式光电传感器的计数器相比，由于对射型光电传感器高的信号、噪声 比，本实用新型的计数光电传感器提高了测量的可靠性； 与采用非调制式对射型光电传感相比，本实用新型采用高频调制抑制了环境光的 干扰，提高了传感器的信号、噪声比，同样提高了测量的可靠性； 与采用调制式的扫描计数光幕相比，本实用新型同时发射的调制式光电传感器， 大大提高了测量的速度。
权利要求一种高速光电数粒传感器，其特征在于所述高速光电数粒传感器，由同时发射的第一至第n通道的发光管及其对应的接收管组成，第一至第n通道的发光管可以组成一维只有x方向的光电数粒传感器，也可以组成二维包括x方向和y方向的光电数粒传感器。
2. 根据权利要求1所述的高速光电数粒传感器，其特征在于所述发光管通过驱动电 路发射红外光，第一至第n通道的发光管发射的红外光构成了光电数粒传感器的光幕；接 收管通过放大电路及信号处理电路接收光幕传递过来的信号；另有一时序电路产生时序， 使相邻的发光管的发射，处于不同的时间间隔内，即第一通道的发射同第二、第三、第n通 道的发射处于不同的时间阶段内；时序电路同时控制接收器的放大及信号处理电路，使接 收器的采样工作与相应通道的发射管的发射工作相同步；经过时序电路控制的脉冲，通过 可编程控制器(PLC)或微处理器(CPU)内的应用程序和模型，对脉冲信号进行识别和判断， 再通过输出控制显示通过的颗粒的特性、形状、体积、坐标，或者通过通讯模块、计算机应用 软件显示通过的颗粒的特性、形状、体积、坐标；通过颗粒的特性、形状、体积、坐标，即可判 断通过的颗粒是合格品还是不合格品，并进行计数和记录。
3. 根据权利要求2所述的高速光电数粒传感器，其特征在于所述驱动电路、放大电 路、信号处理电路和时序电路，是采用ISL102A集成电路内包含的驱动、放大、信号处理及 时序电路，发光管D通过ISL102A的管脚7与的驱动电路连接，接收器S反向偏置，经由管 脚1接到ISL102A内的放大电路，管脚6和管脚7之间连接有时序电路，通过时序电路产生 延时，该延时能保证每个通道的光电发射和接收是在各自不同的时间间隔内发射和接收的 时序，由此保证了光幕能够工作在调制式同时发射和对射的模式下，确保光电数粒传感器 的可靠、高速和高分辨率；管脚5经由ISL102A集成电路内的信号处理电路与接收器S连 接，当接收器S接收的信号下降到一定阈值时，信号处理电路会产生报警信号，提示系统受 到粉尘等因素影响，需要对系统进行维护，避免传感器误数。
专利摘要本实用新型是一种对运动物体进行计数和测量的传感器。特别是一种高速光电数粒传感器。其由同时发射的第一至第n通道的发光管及其对应的接收管组成，发光管通过驱动电路发射红外光，第一至第n通道的发光管发射的红外光构成了光电数粒传感器的光幕；接收管通过放大电路及信号处理电路接收光幕传递过来的信号；另有一时序电路产生时序，使相邻的发光管的发射，处于不同的时间间隔内。本实用新型拥有高的分辨率，可探测到最小＜1mm的颗粒；本实用新型提高了的数粒传感器响应速度，满足高速数粒的要求；本实用新型提高了检测的可靠性；本实用新型可以构成不同形式的数粒传感器，可对扁平物体进行计数，并可对物体的截面积，体积进行测量。
文档编号G01N15/14GK201503383SQ200920183070
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者郑政 申请人:矽拓微电子(上海)有限公司