一种具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构及方法与流程

本发明涉及光电检测，具体为一种具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构及方法。

背景技术：

1、光电传感器是一种利用光电效应原理来检测目标物体有无、目标物体表面状态变化等的传感器。光电传感器广泛应用于工业自动化产线的物体有无检测、物料到位识别等场景，圆柱形漫反射光电传感器因结构小巧、安装便捷，在工业现场得到大量使用。

2、传统光电传感器电路主要包括红外发射单元、接收单元、信号调理电路以及主控单元，工作时将红外光发射至检测区域，接收目标反射回来的光信号，将光电信号与预设固定检测阈值进行比较，以此判断视场内是否存在目标物体。

3、在现有技术中，大多采用出厂预设或者人工调试完成后的固定检测阈值完成目标判定，在实际复杂工业工况下存在明显缺陷。工业现场环境光复杂多变，日光、车间照明、频闪光源等干扰光会叠加到接收信号当中；同时环境温度波动、元器件长期工作老化，会造成光电接收器件、放大电路出现参数漂移，使得接收得到的基线噪声水平发生变化；

4、由于传统光电传感器固定检测阈值易受环境光、温度、元件老化影响，导致误触发或漏检的缺陷，为此需要一套可动态校准检测基准的电路来使光电传感器的阈值具备自适应的调节功能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构及方法，以解决上述背景技术提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构，包括向目标位置发射红外探测光的红外发射单元以及用于光路接收的双路接收单元；

3、所述双路接收单元由用于接收反射红外光和环境光的通道a以及接收环境背景光的通道b构成，所述双路接收单元将两个通道输出的光电电流传输到信号调理单元，以用于实现电流与电压的转换；

4、所述信号调理单元的输出端与ad采样单元的输入端相连，所述ad采样单元将采样转换的数据输出给主控单元，通过主控单元对ad采样单元两路原始采样数据分别执行软件滤波处理。

5、优选的，ad采样单元对信号调理单元输出的两路模拟电压进行采样转换。

6、优选的，所述主控单元通过将输出信号送至红外发射单元的驱动电路，以此来控制红外光发射的开启与关闭。

7、优选的，主控单元利用通道a、通道b接收的光信号做差分运算，将通道a信号减去通道b的背景参考信号，剔除环境光干扰，以此提取出目标反射带来的有效光信号。

8、优选的，所述ad采样单元对通道a、通道b进行同时采样。

9、优选的，所述ad采样单元对通道a、通道b进行分时采样。

10、一种具有自适应阈值调节的方法，具体阈值调节步骤如下：

11、第一步：周期性背景基准校准，实时采集环境原始噪声信号；

12、第二步：多级噪声滤波处理，剔除干扰、提纯有效基准信号；

13、第三步：动态阈值计算与实时更新，完成自适应闭环调节。

14、优选的，所述信号调理单元搭载有硬件滤波电路，且主控单元采用中值滤波结合滑动均值滤波的复合滤波算法。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、该具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构及方法，通过实时采集无目标时的背景光信号作为基准噪声，结合预设的安全裕度动态计算并更新检测阈值，实现阈值随环境变化的自适应调节。

17、本方法通过周期性背景校准、噪声滤波与阈值更新的闭环控制逻辑，有效抑制了环境光干扰、元件参数漂移带来的检测误差，显著提升了光电传感器在复杂工业场景下的检测稳定性与环境适应性，电路结构紧凑、成本低，适配圆柱形光电传感器的小型化应用需求。

1.一种具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构，其特征在于，包括向目标位置发射红外探测光的红外发射单元（1）以及用于光路接收的双路接收单元（2）；

2.根据权利要求1所述的一种具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构，其特征在于：ad采样单元（4）对信号调理单元（3）输出的两路模拟电压进行采样转换。

3.根据权利要求1所述的一种具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构，其特征在于：所述主控单元（5）通过将输出信号送至红外发射单元（1）的驱动电路，以此来控制红外光发射的开启与关闭。

4.根据权利要求1所述的一种具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构，其特征在于：主控单元（5）利用通道a、通道b接收的光信号做差分运算，将通道a信号减去通道b的背景参考信号，剔除环境光干扰，以此提取出目标反射带来的有效光信号。

5.根据权利要求2所述的一种具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构，其特征在于：所述ad采样单元（4）对通道a、通道b进行同时采样。

6.根据权利要求2所述的一种具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构，其特征在于：所述ad采样单元（4）对通道a、通道b进行分时采样。

7.一种具有自适应阈值调节的方法，应用了上述权利要求1-6任意一项所述的具有自适应阈值调节的光电传感器电路结构，其特征在于，具体阈值调节步骤如下：

8.根据权利要求7所述的一种具有自适应阈值调节的方法，其特征在于：所述信号调理单元（3）搭载有硬件滤波电路，且主控单元（5）采用中值滤波结合滑动均值滤波的复合滤波算法。