一种激光接近开关的制作方法

本发明提供一种激光接近开关，属于接近开关技术领域，是基于激光测距与测速的接近开关。

背景技术：

接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机(plc)装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器(即无触点开关)，它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节等。但现有接近开关易受周围环境的影响，如温度、磁场等，因磁场易受到干扰产生波动，存在检测和计算数据误差较大的问题，本发明公开的一种激光接近开关，利用激光测距测速，无磁场受干扰不稳定的不利因素，再添加温度补偿电路，削弱温度的影响，能更准确的检测计算数据。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种激光接近开关，解决了在实际应用中测量计算数据时，易收环境中温度和磁场等的干扰而导致误差较大，控制不准确的问题，可应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业，在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节等。

本发明采用的技术方案如下：

一种激光接近开关，其特征在于：包括一个壳体，壳体内包括：

激光装置：用于产生激光发射和接收激光，测量与目标的距离和目标速度，将激光信号输给单片机；

温度补偿电路：测量温度偏差，转换为电信号，输给单片机；

单片机：结合激光信号与温差信号进行相关计算，再输出控制命令控制激光装置和开关的执行。

进一步，根据权利要求1所述的一种激光接近开关，其特征在于：还包括在壳体内的充电电池和在壳体外的动作指示灯，动作指示灯由单片机控制根据接近开关的动作进行相应指示。

进一步，根据权利要求1所述的一种激光接近开关，其特征在于：所述激光装置包括激光头、激光接收器以及与激光头相连的激光发射器，激光发射器与激光头和单片机相连，激光接收器与单片机相连，激光接收器接收由激光发射器产生的通过激光头发射出去后反射回来的激光，并将接收到的激光转换为电信号输给单片机。

进一步，根据权利要求1所述的一种激光接近开关，其特征在于：所述温度补偿电路包括用于测量温度并输出温度信号的温度测量电路和用于测量温差并输出温差信号的温差测量电路。

进一步，根据权利要求4所述的一种激光接近开关，其特征在于：所述温度测量电路均包括一个温度传感器、信号放大电路、滤波电路和旁路电容电路，所述温差测量电路包括两个温度传感器、信号放大电路、滤波电路和旁路电容电路，温度传感器采集温度信号通过信号放大电路放大，再经过滤波电路滤除无效的高频噪声后输给单片机进行数据的处理与计算。

进一步，根据权利要求5所述的一种激光接近开关，其特征在于：所述温度测量电路包括温度传感器d2，电阻r2、r3、r4、r5、r6、r7、r12、r13、r14，电容c2、c3、c4、c6、c7、c9、c12、c13、c16，电解电容c17，运算放大器u1、u2、u5，其电路组成为：d2正极接vcc1，d2负极接r2的一端，r2的另一端分别接c2的一端和接u1的in-端口，c2与r2相连的端口同时接u1的in-端口，c2的另一端接地，c3一端接d2负极，c3另一端接地，c4一端接c3和r2的公共端，c4另一端接c2和r2的公共端，r3的一端接u1的in+端口，r3的另一端接地，u1的接地端接vcc1，u1的电源端接vcc2，u1的调零端接c6的一端，c6的另一端接地，r4一端接u1的in-端口，r4另一端接u1的out端口，c9与r4并联，u1的out端口接r5的一端，r5的另一端接u2的in-端口，u2的in+端口接r6的一端，r6的另一端接地，u2的接地端接vcc1，u2的电源端接vcc2，r7一端接u2的in-端口，r7另一端接u2的out端口，c7与r7并联，u2的out端口输出放大信号给滤波电路，r12一端与u2的out端口相接，另一端与r13串联，r13的另一端连接u5的in+端口，c12的一端连接r12和r13的公共端，另一端分别连接u5的out端口和in-端口，c13一端连接u5的in+端口，另一端接地，u5的电源端接vcc2，接地端接地，电阻r14一端连接u5的out端口，另一端接地，u5的out端口将放大信号输出给单片，vcc1处设有旁路电容电容电路，电解电容c17与电容c16并联，电解电容c17负极接地，正极接vcc1，其中d2测量外界环境的温度。

进一步，根据权利要求5所述的一种激光接近开关，其特征在于：所述温差测量电路包括温度传感器d1、d2，电阻r0、r1、r2、r8、r9、r10、r11、r15、r16、r17，电容c1、c2、c3、c4、c5、c10、c14、c15、c18，电解电容c19，运算放大器u3、u4、u6，其电路组成为：d2正极接vcc1，负极接r2的一端，r2的另一端接r0，r0的另一端接u3的in+端口，c1一端接地另一端接r1，r1的另一端接u3的in+端口，c5一端接cl与r1的公共端，c5另一端接c2与r2的公共端，r12一端接在cl与r1的公共端，另一端接在u3的in-端口，d1负极接vcc2，正极接r12，u3的接地端接vcc1，u3的电源端接vcc2，u3的调零端接c10的一端，c10的另一端接地，r11一端接u3的in-端口，r11另一端接u3的out端口，u3的out端口接r9的一端，r9的另一端接u4的in-端口，u4的in+端口接r8的一端，r8的另一端接地，u4的接地端接vcc1，u4的电源端接vcc2，r10一端接u4的in-端口，r10另一端接u4的out端口，u2的out端口输出放大信号给滤波电路，r15一端与u6的out端口相接，另一端与r16串联，r16的另一端连接u6的in+端口，c14的一端连接r15和r16的公共端，另一端分别连接u6的out端口和in-端口，c15一端连接u6的in+端口，另一端接地，u6的电源端接vcc2，接地端接地，电阻r17一端连接u6的out端口，另一端接地，u6的out端口将放大信号输出给单片机，vcc2处设有旁路电容电容电路，电解电容c19与电容c18并联，电解电容c19负极接地，正极接vcc2，其中d1测量激光接收器处的温度。

进一步，根据权利要求1所述的一种激光接近开关，其特征在于：所述单片机通过无线通讯与上位机进行连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明中，采用单片机控制激光装置和温度补偿部分的执行，激光装置产生激光发射和接收激光，测量与目标的距离与目标速度，感知测量目标的靠近，将激光信号转换为电信号传给单片机，同时温度补偿部分将温差信号转换为电信号传给单片机，单片机根据接收到的激光信号和温差信号进行计算输出控制命令，能使计算数据更加准确，减弱环境对接近开关的影响。

2.所述激光装置采用测距和测速的方式相结合的方式来控制接近开关的动作，可以根据测量目标的情况进行实时灵活的控制，使接近开关的控制更加灵活有效。

3.采用充电电池，避免停电或其他断电情况下导致的接近开关停止工作的问题，同时方便接近开关随时移动。

4.温度补偿电路中加入滤波电路和旁路电容电路，滤波电路能滤除放大信号中的无效高频噪音，旁路电容电路滤除电源信号中的高频杂波，有效降低误差，提高了温度测量的精确度，解决了温度测量时因噪声影响而导致测量误差较大的问题。

5.单片机通过无线通讯与上位机相连接，进行无线通讯，方便灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明激光接近开关平面示意图

图2为本发明温度补偿电路图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

一种激光接近开关，采用单片机控制激光装置和温度补偿部分的执行，激光装置产生激光发射和接收激光，测量与目标的距离与目标速度，感知测量目标的靠近，将激光信号转换为电信号传给单片机，同时温度补偿部分将温差信号转换为电信号传给单片机，单片机根据接收到的信号进行计算输出控制命令，解决了在实际应用中测量计算数据时，易收环境中温度和磁场等的干扰而导致误差较大，控制不准确的问题。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

如图1，在汽车车距检测中，一种激光接近开关，包括激光装置：激光发射器、激光接收器和激光头，激光发射器与激光头相连，再与单片机相连，激光接收器与单片机相连，激光发射器在单片机的控制下产生激光，通过激光头发射出去，反射回来的激光由激光接收器接收并转换为电信号传输给单片机，激光测量距离和速度两个数据。包括温度补偿部分：温度测量电路和温差测量电路，与单片机相连，将测量的温度信号进行放大除噪的处理后传输给单片机进行相应的处理，单片机结合激光信号和温差信号进行数据计算，再根据计算结果输出控制命令，控制开关的动作，开关再与负载连接控制负载的动作。

通过单片机设定距离与速度的标准值，当距离达到标准值速度未达到标准值时，单片机控制开关的动作；当距离未达到标准值速度达到标准值时，单片机根据具体数值进行计算控制开关的动作；当速度与距离均达到标准值，单片机根据具体数值进行计算控制开关的动作。

同时，在开关动作时指示灯会根据开关的状态进行指示。其中，选择三极管作为开关，避免剩余电压等不理因素的干扰，充电电池为激光接近开关各个模块进行供电。

如图2，所述温度测量电路包括温度传感器d2，电阻r2、r3、r4、r5、r6、r7、r12、r13、r14，电容c2、c3、c4、c6、c7、c9、c12、c13、c16，电解电容c17，运算放大器u1、u2、u5，其电路组成为：d2正极接vcc1，d2负极接r2的一端，r2的另一端分别接c2的一端和接u1的in-端口，c2与r2相连的端口同时接u1的in-端口，c2的另一端接地，c3一端接d2负极，c3另一端接地，c4一端接c3和r2的公共端，c4另一端接c2和r2的公共端，r3的一端接u1的in+端口，r3的另一端接地，u1的接地端接vcc1，u1的电源端接vcc2，u1的调零端接c6的一端，c6的另一端接地，r4一端接u1的in-端口，r4另一端接u1的out端口，c9与r4并联，u1的out端口接r5的一端，r5的另一端接u2的in-端口，u2的in+端口接r6的一端，r6的另一端接地，u2的接地端接vcc1，u2的电源端接vcc2，r7一端接u2的in-端口，r7另一端接u2的out端口，c7与r7并联，u2的out端口输出放大信号给滤波电路，r12一端与u2的out端口相接，另一端与r13串联，r13的另一端连接u5的in+端口，c12的一端连接r12和r13的公共端，另一端分别连接u5的out端口和in-端口，c13一端连接u5的in+端口，另一端接地，u5的电源端接vcc2，接地端接地，电阻r14一端连接u5的out端口，另一端接地，u5的out端口将放大信号输出给单片，vcc1处设有旁路电容电容电路，电解电容c17与电容c16并联，电解电容c17负极接地，正极接vcc1，其中d2测量外界环境的温度。其中，温度传感器d2测得温度信号并转换为电信号，经过放大电路和滤波电路，得到滤除高频噪声的温度放大信号，再输出给单片机进行数据处理。

所述温差测量电路包括温度传感器d1、d2，电阻r0、r1、r2、r8、r9、r10、r11、r15、r16、r17，电容c1、c2、c3、c4、c5、c10、c14、c15、c18，电解电容c19，运算放大器u3、u4、u6，其电路组成为：d2正极接vcc1，负极接r2的一端，r2的另一端接r0，r0的另一端接u3的in+端口，c1一端接地另一端接r1，r1的另一端接u3的in+端口，c5一端接cl与r1的公共端，c5另一端接c2与r2的公共端，r12一端接在cl与r1的公共端，另一端接在u3的in-端口，d1负极接vcc2，正极接r12，u3的接地端接vcc1，u3的电源端接vcc2，u3的调零端接c10的一端，c10的另一端接地，r11一端接u3的in-端口，r11另一端接u3的out端口，u3的out端口接r9的一端，r9的另一端接u4的in-端口，u4的in+端口接r8的一端，r8的另一端接地，u4的接地端接vcc1，u4的电源端接vcc2，r10一端接u4的in-端口，r10另一端接u4的out端口，u2的out端口输出放大信号给滤波电路，r15一端与u6的out端口相接，另一端与r16串联，r16的另一端连接u6的in+端口，c14的一端连接r15和r16的公共端，另一端分别连接u6的out端口和in-端口，c15一端连接u6的in+端口，另一端接地，u6的电源端接vcc2，接地端接地，电阻r17一端连接u6的out端口，另一端接地，u6的out端口将放大信号输出给单片机，vcc2处设有旁路电容电容电路，电解电容c19与电容c18并联，电解电容c19负极接地，正极接vcc2，其中d1测量激光接收器处的温度。其中，温度传感器d1、d2测得两个温度信号，经过放大电路和滤波电路，得到滤除高频噪声的温差放大信号，再输出到单片机进行数据处理。

其中，d1、d2选用ad590，u1、u2、u3、u4、u5、u6选用op07，所有器件具体选型和数值根据专业常识在具体使用环境中可自行设置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。