一种高精度光耦自检装置的制作方法

本实用新型涉及自动检测领域，尤其是涉及到一种高精度的光耦自检装置。

背景技术：

投影技术的发展让投影设备在办公和家用领域不断普及，其中投影设备在使用的过程中涉及对聚焦马达/电动仓门或其他部件进行位置检测或到位检测，以配合获取最优的投影效果。市面上现有的电动调焦或自动对焦投影设备，部分采用通用输入输出接口(GPIO)或模数转换电路(ADC)连接到光耦器件，并通过GPIO接口数据或ADC值反馈检测结果。通常GPIO接口通过电平变化判断位置，ADC通过设定一个常数(一般为125)比较判断位置。但上述现有技术中存在较多缺陷，首先机械结构批量制造存在的公差导致对于每个装置结构的个体的比较值有偏差，从而导致检测结果不准确；其次在基于电平变化的位置检测中发生信号变化的位置通常不是一个精确点而是一个位置范围，电平变化并不能精确反映移动部件位置的变化；而采用ADC检测光耦反馈的电压值进行检测，一般是通过程序直接设定的一个常数作为判断阈值，会出现精度较差、设定值可能为临界值、系统兼容性差等问题；另外调焦设备通常都是采用通过程序设定一个固定的调焦行程，但在实际批量生产中由于制造公差的固定调焦距离会导致部分机器无法满程调焦，从而出现部分机型会结构卡住从而损坏马达，且实际检测中光耦可能处于损坏的状况，这两种情况下现有技术通常采用电压表测试电平变化的方法，并且在装上整机的情况下需要拆机后测量，处理过程非常麻烦。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种高精度光耦自检装置，用于检测设备中包含光耦和马达的装置是否为正常工作状态或是否发生故障，以及对用于到位检测的到位位置和到位阈值进行快速高精度的有效确定，改善到位误判。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种高精度光耦自检装置，至少包括马达、第一部件、光耦，所述马达通过联动单元与第一部件连接；

所述自检装置还包括用于根据自检参数检测是否故障和是否到位的控制器，所述控制器分别与马达和光耦连接；

用于检测进光量的光耦安装在到位位置处，并将检测的光耦信号数据发送至控制器；

控制器通过控制马达的转动控制第一部件的移动，并接收自检参数数据。

进一步的，所述第一部件上安装有用于改变光耦进光量的挡片。

进一步的，所述第一部件为光机或仓门。

进一步的，所述控制器控制马达转动，马达每次转动一步，控制器接收和读取一次光耦传输的光耦信号值。

进一步的，所述自检参数数据包括马达步数和光耦信号数据。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型利用光耦器件反馈的光耦检测信号进行检测，并将数据反馈到界面，同时将数据进行存储，可应用于各类需要到位检测的设备，兼容性高；

(2)本实用新型可以在不使用仪表和不需要拆解设备装置的情况下直观反馈第一部件和光耦的好坏，并判断其是否发生故障，检测结果快速直观，快速反馈定位装置能否使用，提高设备出厂检测的效率；

(3)本实用新型采用检测光耦反馈电压，并通过条件设定判断和自动设定合适的阈值，可提高到位检测的精度和准确度，减少误判，提高设备使用的寿命，改善用户体验。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的高精度光耦自检装置结构示意图。

图2是本实用新型的高精度光耦自检方法示意图。

图3是本实用新型实施例提供的理想情况下的数据采集结果。

图3中3a为GPIO检测光耦信号值变化结果。

图3中3b为ADC检测光耦信号值变化结果。

图4是本实用新型实施例提供的故障状态下的示意图。

图5是本实用新型实施例提供的故障状态下的数据采集结果。

图5中5a为GPIO检测光耦信号值变化结果。

图5中5b为ADC检测光耦信号值变化结果。

图6是本实用新型实施例提供的正常情况下的示意图。

图7是本实用新型实施例提供的正常情况下的数据采集结果。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1为一种高精度光耦参数自检装置。

如图1，为投影设备的光耦参数检测装置的结构示意图，至少包括马达、第一部件、光耦；所述马达通过联动单元与第一部件连接；

所述自检装置还包括用于根据自检参数检测是否故障和是否到位的控制器，所述控制器分别与马达和光耦连接；

所述控制器控制马达的转动从而控制第一部件，并使得第一部件能够在其移动行程中前后移动；

在一个实施例中，第一部件可以为光机或光机镜头，此时可以用于对光机是否到位以及光耦的状态进行检测；在另一个实施例中，第一部件可以为投影镜头仓门，此时可以对仓门是否处于正确关闭或打开的位置以及光耦的状态进行检测。

光耦也称光耦合器(optical coupler，OC)或光电耦合器，是以光为媒介来传输电信号的器件，通常以光为媒介把输入端信号耦合到输出端并输出光耦信号数据。在本实施例中，将光耦固定安装在到位位置处。所述到位是指第一部件位于应该到达的位置，从而保证设备或装置的正常运作。所述到位位置即第一部件应当到达的位置或待检测的目标位置。

在第一部件上，例如光机或光机镜头上或仓门上安装有挡片。随着马达的转动和第一部件的移动，当马达到达光耦位置范围，挡片可以阻挡或改变光耦接收的进光量，而随着进光量的变化光耦输出的光耦信号值也会发生变化。

所述控制器通过控制马达的转动控制第一部件的移动，并接收自检参数数据。所述自检参数包括马达步数和光耦信号值。所述控制器控制马达转动，马达每次转动一步，控制器接收和读取一次光耦传输的电压信号值，并将自检参数数据进行存储。

在实际检测中，每台设备组装完成后，开机并利用自检装置开始对光耦参数进行自检，控制器接收和读取马达步数和对应的光耦传输的光耦信号值。控制器通过获取的自检参数数据能判断设备或装置是否发生故障以及第一部件是否到位。

实施例2提供了一种高精度光耦参数自检方法。如图2，其中1、2为光耦的信号输入端，3、4为光耦的信号输出端。位置A、B、C所在的行程表示第一部件的移动行程，其中位置C与光耦所在的位置相对应，即位置C表示到位位置。

利用高精度光耦自检装置进行自检的方法过程如下：控制器控制马达转动，并带动第一部件和挡片从位置A经过位置B移动到位置C，对应的光耦与挡片的位置关系为从光耦没有被遮挡到光耦被挡片遮挡。

理论上，当光耦被挡片完全遮挡时输出信号值为0V，当光耦完全不被挡片遮挡时输出信号值为3.3V。但在实际生产中和制造过程中，黑色的挡片可能出现不完全遮挡光耦的情况，此时会导致光耦的输出电平可能不为0V，而是为一定的电压值。因此，实际检测过程中的用于检测的到位位置可能不是一个精确的点，而是一个位置范围。

当光耦从离开位置B并即将进入位置C范围内，即表示第一部件即将进入挡片能够遮挡光耦的位置范围。

所述马达每次转动一步，控制器接收和读取一次光耦传输的光耦信号值，并将自检参数数据进行保存和记录。其中，马达每次转动一步，控制器接收并读取一次光耦输出的信号值，并将自检参数数据保存和记录，进而判断设备状态是否为故障和是否到位。

所述检测是否故障具体为，当检测到的光耦信号值随着马达步数的改变不发生变化，此时判定光耦器件是坏的或者第一部件发生卡死；

所述检测是否到位具体为，当检测到的光耦信号值随着马达步数的改变发生变化，并且满足一定变化条件时，此时第一部件属于到位状态，并确定用于到位检测的到位位置和到位阈值。

作为更详细的说明，根据自检参数判断设备状态和是否到位存在以下几种情况。

1.在理想情况下，自检装置采集的检测结果如下：

如果采用GPIO检测，在A位置处接收到的光耦信号值为1，在C位置处接收的光耦信号值为0；因此当第一部件从A位置移动到C位置时，其光耦信号值从高电平变化到低电平，当第一部件从C位置移动到A位置时，其光耦信号值从低电平变化到高电平。如图3a 所示为第一部件从C位置移动到A位置的GPIO检测光耦信号值变化结果。

如果采用ADC(8位)检测，在A位置处接收到的光耦信号值为255，在C位置处接收的光耦信号值为0；因此当第一部件从A位置移动到C位置时，其光耦信号值从255变化到 0，当第一部件从C位置移动到A位置时，其光耦信号值从低电0变化到255。实际操作中由于模拟信号转换的误差带来的影响，实际高电平检测值不一定为精准的255。

如图3b所示为第一部件从C位置移动到A位置的ADC(8位)检测光耦信号值变化结果；

其中，采集曲线在步数10到步数30的区间，y方向的光耦信号值变化最为明显，因此取该段曲线的最大值+最小值的平均值作为到位检测的到位阈值，可防止到位误判。

2、当GPIO或ADC检测到的光耦信号值随着马达步数的改变不发生变化，即可判断光耦器件是坏的或者发生第一部件卡死的情形，即设备或装置发生故障，此时可对设备机器进行拆机检查。

若光耦器件是坏的，则无论光耦是否被挡片发生遮挡，第一部件在其行程内来回但光耦检测输出的信号值也不会发生变化。

而对于设备或装置发生故障，包括第一部件卡死或不满程的情况，例如在图4中，第一部件由于处于卡死或不满程的缺陷，无论马达怎么转动，第一部件只能运动到A’位置，不能到达光耦所在的到位位置，因此无论第一部件如何移动，GPIO或ADC检测到的信号值均为高电平而不会变化。

如图5a和图5b所示，当GPIO和ADC检测的光耦信号值全部为高，即为光耦器件处于坏的状态或第一部件卡死的故障状态。此时可判定设备光耦或第一部件发生故障，可进一步对设备进行拆机检查。

3.实际操作中当出现以下检测结果，可认为光耦被挡住部分，此时可确定到位位置和到位阈值。

由于在实际生产中，挡片在制造过程中可能出现不完全遮挡光耦的情况，因此在实际检测过程中，用于检测的到位位置是一个位置范围，该位置范围应当被理解为：当光耦被至少部分遮挡并且被遮挡的范围满足一定条件时，此时第一部件属于到位状态。

如图6所示，其中A”位置为临界位置，表示第一部件从A位置移动动到该位置时，挡片刚好对光耦的位置关系为从不遮挡到可遮挡的临界状态。

当使用GPIO进行检测，若第一部件从A位置移动到某一个位置P时，光耦信号值发生改变，并且在该位置处信号值稳定，则该位置P可作为到位位置使用；如果在整个移动过程中光耦信号值不变，表示设备异常；如果在该位置处处光耦信号值会在0和1之间变化，则表示该位置为临界位置A”，且不可作为到位位置。

当使用ADC进行检测，在A位置处光耦信号值为255，若第一部件从A位置移动到某一个位置P时，在该位置的光耦信号值为大于0、小于255的一个值，并且两个位置的光耦信号值差值大于N以上，说明该位置可作为到位位置。此时需要通过计算比较的差值，并记录存储介质中。

实际操作中N的取值与电源电压引起的纹波值有关，与在一个实施例中N取值20，也可以根据实际项目需求确定N的具体取值。

对于可作为到位检测的P位置，此时将ADC采样值中的(最小值+最大值)/2作为判断的到位阈值T，即：

T＝((ymin+ymax)/2)。

其中，ymin表示采样结果中的最大值，ymax表示采样结果中的最小值。

如图7所示为ADC检测的光耦信号变化值，将结果值为(90+180)/2＝135作为到位检测阈值T，则该设备机器在后续使用中第一部件都能准确定位，并保证不会出现到位误判的情况。

而如果通过程序设定到位阈值T为80，那么这台机器将无法定位；如果设定到位检测阈值T为90(即横坐标为20处的y值)，则曲线两端的y值都大于90，将会出现到位误判。因此基于本实用新型实施例提供的高精度自检装置和方法能高精度、高准确度的实现故障检测和到位检测。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。