專利名稱：光電區(qū)域傳感器通道的故障自診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光電區(qū)域傳感器通道故障的自診斷技術(shù)，更具體地說，是涉及一種光電區(qū)域傳感器通道的故障自診斷裝置。
背景技術(shù)：
光電區(qū)域傳感器、光電傳感器以及光幕傳感器的主要作用是探測一個特定區(qū)域范圍內(nèi)是否有物體存在或者是否有物體進入該區(qū)域。光電區(qū)域傳感器一般由一組由發(fā)光單元組成的發(fā)光器和對應的一組由受光單元組成的受光器共同構(gòu)成，在發(fā)光器中每個發(fā)光單元發(fā)出的光通常被受光器中特定的一個受光單元所接收，這樣就形成了光電區(qū)域傳感器的一個通道。如果有物體遮擋住了這個通道上的光路，則這個通道上的受光單元就會探測到接收的光的強度變化，從能接收到入射光變化到接收不到入射光，這就表明在這個通道上有物體存在。根據(jù)這樣的原理，用一組若干個類似的光通道并行組成的一個區(qū)域，通過檢測每個通道上有無物體，這樣就實現(xiàn)了對這一特定區(qū)域范圍內(nèi)有無物體存在或有無物體進入的探測。光電區(qū)域傳感器一般以掃描方式工作，既按通道排列的順序，循環(huán)地由逐個的發(fā)光單元輪流發(fā)光和對應的受光單元受光，在某一時刻只有一個通道在工作。掃描方式可分為平行掃描方式以及交叉掃描方式在平行掃描方式下，發(fā)光器和受光器選通相同的通道號進行掃描，即第一路發(fā)光單元發(fā)光的同時第一路受光單元受光、第二路發(fā)光單元發(fā)光的同時第二路受光單元受光、依此類推，第N路發(fā)光單元發(fā)光的同時第N路受光單元受光；而在交叉掃描方式下，發(fā)光器和受光器選通不同的通道號進行交叉掃描，例如第二路發(fā)光單元發(fā)出的光并非由第二路受光單元接收，而是由第一路或第三路受光單元受光。但在光電區(qū)域傳感器的使用過程中，有時會出現(xiàn)故障導致不能正常工作，而目前光電區(qū)域傳感器的自檢和故障診斷功能的不足，不能即時的診斷出故障是否由光電區(qū)域傳感器本身器件的原因造成的，因此市場上需要一種光電區(qū)域傳感器能夠在開機或使用的過程中，根據(jù)需要對該光電區(qū)域傳感器的工作狀態(tài)進行檢查，也就是自檢，通過自檢，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域光電傳感器是否工作正常，確定可能的故障類型以便及時處理。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在由于光電區(qū)域傳感器的自檢和故障診斷功能不足，導致不能夠判斷出區(qū)域光電傳感器自身是否存在故障的問題，本實用新型的目的是提供一種光電區(qū)域傳感器通道的故障自診斷裝置，不僅能夠判斷出區(qū)域光電傳感器自身是否存在故障，而且還能夠非常直觀的判斷出區(qū)域光電傳感器自身故障的類型。為達到上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案一種光電區(qū)域傳感器通道的故障自診斷裝置，包括發(fā)光器、受光器以及控制器，所述發(fā)光器包括若干個發(fā)光單元、發(fā)光掃描電路以及發(fā)光掃描控制電路，所述發(fā)光掃描電路的輸入端分別與發(fā)光掃描控制電路相連接，發(fā)光掃描電路的輸出端分別與相對應的發(fā)光單元相連接；所述受光器包括與發(fā)光單元相對應的受光單元、受光掃描電路以及受光掃描控制電路，所述受光掃描電路的輸入端分別與受光掃描控制電路相連接，受光掃描電路的輸出端分別與相對應的受光單元相連接；控制器分別與發(fā)光器以及受光器相連接并實現(xiàn)雙向信號傳輸，控制器還控制發(fā)光掃描控制電路以及受光掃描控制電路實現(xiàn)同步切換。所述發(fā)光掃描控制電路包括發(fā)光掃描切換電路、發(fā)光平行光掃描電路、發(fā)光向下交叉光掃描電路以及發(fā)光向上交叉光掃描電路，所述發(fā)光掃描切換電路的輸入端與控制器相連接，發(fā)光掃描切換電路的輸出端分別在發(fā)光平行光掃描電路的輸入端、發(fā)光向下交叉光掃描電路的輸入端以及發(fā)光向上交叉光掃描電路的輸入端之間切換；所述受光掃描控制電路包括與所述發(fā)光掃描切換電路實現(xiàn)同步切換的受光掃描切換電路、受光平行光掃描電路、受光向下交叉光掃描電路以及受光向上交叉光掃描電路， 所述受光掃描切換電路的輸入端與控制器相連接，受光掃描切換電路的輸出端分別在受光平行光掃描電路的輸入端、受光向下交叉光掃描電路的輸入端以及受光向上交叉光掃描電路的輸入端之間切換。所述故障自診斷裝置還包括手動自檢按鈕，所述手動自檢按鈕設于控制器上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實用新型的一種光電區(qū)域傳感器通道的故障自診斷裝置，包括發(fā)光器、受光器以及控制器，所述發(fā)光器包括若干個發(fā)光單元、發(fā)光掃描電路以及發(fā)光掃描控制電路，所述發(fā)光掃描電路的輸入端分別與發(fā)光掃描控制電路相連接，發(fā)光掃描電路的輸出端分別與相對應的發(fā)光單元相連接；所述受光器包括與發(fā)光單元相對應的受光單元、受光掃描電路以及受光掃描控制電路，所述受光掃描電路的輸入端分別與受光掃描控制電路相連接，受光掃描電路的輸出端分別與相對應的受光單元相連接；控制器分別與發(fā)光器以及受光器相連接并實現(xiàn)雙向信號傳輸，控制器還控制發(fā)光掃描控制電路以及受光掃描控制電路實現(xiàn)同步切換。在啟動光電區(qū)域傳感器后，控制器將通信自檢信號分別發(fā)送至發(fā)光器以及受光器后，發(fā)光器以及受光器分別將應答數(shù)據(jù)信號傳送至控制器；然后，控制器將通道誤通光自檢信號分別發(fā)送至發(fā)光器以及受光器后，受光器將各受光單元的遮光狀態(tài)信號傳送至控制器；接著，控制器將通道誤遮光自檢信號分別發(fā)送至發(fā)光器以及受光器后，受光器將各受光單元的通光狀態(tài)信號傳送至控制器。通信自檢用來檢測光電區(qū)域傳感器內(nèi)發(fā)光器、受光器以及控制器的電源線和通信線連接是否正常，電源線或通信線連接錯誤被鎖定為通信故障，控制器會發(fā)出通信故障的指示，如果通信正常則進入下一步的通道自檢。通道自檢包括通道誤通光自檢以及通道誤遮光自檢，通道誤通光自檢是關(guān)閉通道的發(fā)光單元對受光單元數(shù)據(jù)進行分析。判斷各通道是否為全遮光狀態(tài)，如果某一個或幾個通道被判斷為通光，則會發(fā)出誤通光通道故障的指示，同時各通道對應的指示燈也會指示出故障的通道。只有完成通道誤通光自檢步驟并排除相應的故障后才會執(zhí)行通道誤遮光自檢。通道誤遮光自檢是按照相應的掃描方式下，使各通道依次輪流工作，待掃描完成后對各受光單元數(shù)據(jù)進行分析判斷是否為全通光狀態(tài)，如果某一個或幾個通道被判斷為遮光，則會發(fā)出誤遮光通道故障的指示，同時各通道對應的指示燈也會指示出故障的通道。只有當此故障解除之后才會執(zhí)行下一步自檢任務。如果自檢過程中發(fā)光器和受光器沒有正確的對光，也會有誤遮光通道故障的指示，直到正確對光為止。通道自檢不僅可以診斷出故障的通道，還可以診斷出是具體的發(fā)光單元故障或受光單元故障，因此本實用新型的光電區(qū)域傳感器通道的故障自診斷裝置及其方法不但可以在光電區(qū)域傳感器中任何單一個光通道發(fā)生故障時，準確地判斷出是發(fā)光單元的故障、還是受光單元的故障或者發(fā)光單元和受光單元同時出現(xiàn)故障，還可以在區(qū)域光電傳感器中不處在設備的二端即不是第一或最后的光通道的任何二個相鄰的光通道發(fā)生故障的情況下，準確地判斷出是這二個通道哪些發(fā)光單元或者受光單元發(fā)生了故障。

圖1是本實用新型的一種光電區(qū)域傳感器通道的故障自診斷裝置的原理示意圖；圖2是本實用新型的實施例1的原理示意圖；圖3是本實用新型的實施例2的原理示意圖；圖4是本實用新型的實施例3的原理示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。 實施例請參閱圖1所示本實用新型提供的一種光電區(qū)域傳感器通道的故障自診斷裝置，包括發(fā)光器11、受光器12以及控制器13，發(fā)光器11包括8個發(fā)光單元1111、1112、1113、 1114、1115、1116、1117、1118、發(fā)光掃描電路112以及發(fā)光掃描控制電路113，發(fā)光掃描電路 112的輸入端分別與發(fā)光掃描控制電路113相連接，發(fā)光掃描電路112的輸出端分別與相對應的8個發(fā)光單元111相連接。受光器12包括與發(fā)光單元相對應的8個受光單元1211、 1212、1213、1214、1215、1216、1217、1218、受光掃描電路122以及受光掃描控制電路123，受光掃描電路122的輸入端分別與受光掃描控制電路123相連接，受光掃描電路122的輸出端分別與相對應的受光單元相連接?？刂破?3分別與發(fā)光器11以及受光器12相連接并實現(xiàn)雙向信號傳輸，控制器13還控制發(fā)光掃描控制電路113以及受光掃描控制電路123實現(xiàn)同步切換。對應的發(fā)光單元和受光單元組成一個光通道，其中每一發(fā)光單元和受光單元都受到以單片機為核心的控制器13控制?？刂破?3包括控制單元132以及與控制單元132 實現(xiàn)雙向通信的運算單元131。故障自診斷裝置還包括手動自檢按鈕(圖中未示出)，手動自檢按鈕設于控制器13上。請參見圖2所示的發(fā)光單元1111和受光單元1211組成光通道1、發(fā)光單元1112 和受光單元1212組成光通道2，依此類推，發(fā)光單元1118和受光單元1218組成光通道8。 光電區(qū)域傳感器系統(tǒng)開機上電時自動啟動一次自檢，并且在正常工作過程中也可以通過按下自檢按鈕手動啟動自檢。自檢包括通信自檢以及通道自檢通信自檢自檢開始時，控制器13首先向發(fā)光器11和受光器12發(fā)送通信自檢命令，通過分析發(fā)光器11和受光器12的應答數(shù)據(jù)可以判斷出其通信是否正常，如果通信異常，控制器13會發(fā)出通信故障的指示，特別是電源線或通信線連接錯誤也被鎖定為通信故障。如果通信正常則進入下一步的通道自檢。通道自檢通道自檢由兩部分組成即通道誤通光自檢和通道誤遮光自檢。通道誤通光自檢是關(guān)閉通道的發(fā)光單元1111、1112、1113、1114、1115、1116、1117、1118，然后對受光單元1211、1212、1213、1214、1215、1216、1217、1218的數(shù)據(jù)進行分析，來判斷各光通道是否為全遮光狀態(tài)，如果某一個或幾個光通道被判斷為通光，則會發(fā)出誤通光通道故障的指示，同時各光通道對應的指示燈也會指示出故障的通道。只有當此故障解除之后才會執(zhí)行通道誤遮光自檢，通道誤遮光自檢是按照通道輪流工作的掃描方式使各光通道依次工作，待掃描完成后對各受光單元數(shù)據(jù)進行分析判斷是否為全通光狀態(tài)，如果某一個或幾個光通道被判斷為遮光，則會發(fā)出誤遮光通道故障的指示，同時各光通道對應的指示燈也會指示出故障的通道，只有當此故障解除之后才會執(zhí)行下一步自檢任務。如果自檢過程中發(fā)光器和受光器沒有正確的對光，也會有誤遮光通道故障的指示，直到正確對光為止。通道自檢不僅可以診斷出故障的通道，還可以診斷出是發(fā)光單元故障還是受光單元故障，下面以通道誤遮光自檢為例說明具體診斷過程。該光電區(qū)域傳感器通道誤遮光自檢開始時，核心控制器13首先向發(fā)光單元1111、 1112、1113、1114、1115、1116、1117、1118 和受光單元 1211、1212、1213、1214、1215、1216、 1217,1218同時發(fā)出以平行掃描方式進行通道故障自檢掃描。平行掃描的過程會在自檢過程中從光通道1至光通道8依次輪流開通光電區(qū)域傳感器的各個光通道。掃描完成后受光單元1211、1212、1213、1214、1215、1216、1217、1218將各光通道的受光情況報告給核心控制器13，由核心控制器13進行分析處理，得出診斷結(jié)果，如果診斷結(jié)果為各光通道均無故障，此時可以肯定各光通道均正常，通道故障自診斷完成，可以繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的任務。如果診斷結(jié)果為存在通道誤遮光故障，核心控制器13通過對數(shù)據(jù)的分析處理可以判斷出發(fā)生故障的光通道?？刂破?3鎖定這些故障通道，即向發(fā)光器11和受光器12同時發(fā)出以交叉掃描方式進行通道故障自診斷的命令。交叉掃描分為向下掃描和向上掃描兩種方式。首先，發(fā)光器11和受光器12在接收到控制器13發(fā)出的向下交叉掃描的命令，各發(fā)光單元和受光單元就以向下交叉掃描方式進行通道故障自診斷。請參見圖3所示的本實用新型的故障自診斷裝置在執(zhí)行向下交叉掃描方式時，發(fā)光單元1111和受光單元1218不參與掃描。發(fā)光單元1112發(fā)出的光由相鄰的光通道的受光單元1211接收，為了和平行掃描的通道定義有所區(qū)別，稱此時發(fā)光單元1112和受光單元 1211組成的光通道為第1向下通道，發(fā)光單元1113發(fā)出的光由相鄰的光通道的受光單元 1212接收為第2向下通道，依此類推，發(fā)光單元1118發(fā)出的光由相鄰的光通道的受光單元 1217接收為第7向下通道。向下交叉掃描完成后，受光器12將各通道的受光情況告知核心控制器13，由核心控制器13進行分析處理，比較得出診斷結(jié)果。如果此時能夠判斷出通道故障的具體位置是發(fā)光單元還是接受單元，則通道故障自診斷完成，顯示故障位置以及故障的通道號碼，并繼續(xù)執(zhí)行其他命令。如果此時還不能夠判斷出通道故障的具體位置，核心控制器13再向發(fā)光器11和受光器12同時發(fā)出以向上交叉掃描方式進行通道故障自診斷的命令，發(fā)光單元和受光單元以向上交叉掃描方式進行通道故障自診斷，具體請參見圖4所示。在執(zhí)行向上交叉掃描方式時，發(fā)光單元1118和受光單元1211不參與掃描，發(fā)光單元1111發(fā)出的光由相鄰的光通道的受光單元1212接收，為了和平行掃描的通道定義有所區(qū)別，此時發(fā)光單元1111和受光單元1212組成的光通道為第1向上通道、發(fā)光單元1112發(fā)出的光由相鄰的光通道的受光單元1213接收稱為第2向上通道，依此類推，發(fā)光單元1117發(fā)出的光由相鄰的光通道的受光單元1218接收稱為第7向上通道。向上交叉掃描完成后，受光器12將各通道的受光情況告知核心控制器13，由核心控制器13進行分析處理，比較得出診斷結(jié)果。此時能夠判斷出通道故障的具體位置是發(fā)光單元還是接受單元，則通道故障自診斷完成，顯示故障位置以及故障的通道號碼，并繼續(xù)執(zhí)行其他命令。由于通道故障的位置及數(shù)量是不確定的，因此核心控制器13在每一次掃描之后都要做出復雜的分析、處理、判斷和比較計算。再請參見圖1所示，由控制器13發(fā)出的掃描命令，當發(fā)光器11接收到該命令后，發(fā)光掃描控制電路113會根據(jù)命令提示激活與命令相符合的掃描方式，掃描方式一旦被激活就會按照程序設定好的順序觸發(fā)掃描電路，使發(fā)光器11工作。同時，受光器12也會接受到該命令，受光掃描控制電路123會根據(jù)命令提示激活與命令相符合的掃描方式，掃描方式一旦被激活就會按照程序設定好的順序觸發(fā)掃描電路，使受光器12工作。掃描完成后，由受光器12將受光數(shù)據(jù)發(fā)送到控制器13，由控制器 13處理該數(shù)據(jù)，并向發(fā)光器11和受光器12發(fā)出下一步需要執(zhí)行的命令。再以單光通道故障為例，假如受光單元1212出現(xiàn)故障不能正常接受光信號，從而導致第2光通道出現(xiàn)故障，其它光通道均正常工作。通道故障自診斷在執(zhí)行平行掃描時會診斷出第2光通道的故障，此時不能判斷出是發(fā)光單元1112故障還是受光單元1212故障， 然后執(zhí)行向下交叉掃描，如果診斷結(jié)果只存在第2向下通道故障，則可以斷定是受光單元 1212的故障，執(zhí)行向下交叉掃描，如果診斷結(jié)果只存在第1向下通道故障，說明發(fā)光單元 1112故障，如果診斷結(jié)果是第1向下通道故障和第2向下通道故障，說明發(fā)光單元1112和受光單元1212都有故障。執(zhí)行平行掃描時，如果故障通道為光通道1或光通道8，然后執(zhí)行完向下交叉掃描，執(zhí)行完向下交叉掃描后得出的通道故障所在位置并不全面，如圖3以及圖4所示，向下交叉掃描和向上交叉掃描只掃描了 7個光通道，如果發(fā)光單元的光通道1和受光單元的光通道1同時故障則需要執(zhí)行完向上交叉掃描才能正確全面的判斷出來。假設執(zhí)行平行掃描自診斷過程中診斷出只有第1光通道故障，因為此時并不能判斷出是發(fā)光單元1111故障還是受光單元1211故障，所以需要執(zhí)行通道自診斷的下一步自診斷即向下交叉掃描方式自診斷。如果向下交叉掃描方式自診斷結(jié)果為沒有通道存在故障，則可以斷定是只有發(fā)光單元1111存在故障，通道自檢完成。如果診斷結(jié)果為仍是只存在第1向下通道故障，此時可以斷定受光單元1211存在故障，但是發(fā)光單元1111是否存在故障，是無法判斷出來的，因為執(zhí)行向下交叉掃描自診斷過程中發(fā)光單元1111是不參與掃描的即沒有工作。此時，會繼續(xù)執(zhí)行通道自診斷的下一個步驟即向上交叉掃描方式自診斷。如果向上交叉掃描方式自診斷結(jié)果為沒有通道存在故障，則可以斷定只有受光單元1211存在故障，如果診斷結(jié)果為只存在第1向上通道故障，此時可以斷定發(fā)光單元1111也存在故障，即發(fā)光單元1111和受光單元1211都有故障。至此通道自檢完成。從以上的描述分析可以看出，在任何相鄰的二個光通道同時發(fā)生故障時，只要這二個光通道中沒有第一或最后一個光通道，這樣這二個故障光通道，都會有一個正常工作的無故障光通道與它們相鄰。應用本實用新型的原理，可以分別通過利用相鄰的無故障光通道，判斷出這二個故障通道的具體故障單元是哪個發(fā)光單元或哪個受光單元。發(fā)光掃描控制電路113包括發(fā)光掃描切換電路1131、發(fā)光平行光掃描電路1132、 發(fā)光向下交叉光掃描電路1133以及發(fā)光向上交叉光掃描電路1134，發(fā)光掃描切換電路 1131的輸入端與控制器13相連接，發(fā)光掃描切換電路1131的輸出端分別在發(fā)光平行光掃描電路1132的輸入端、發(fā)光向下交叉光掃描電路1133的輸入端以及發(fā)光向上交叉光掃描電路1Π4的輸入端之間切換。[0028]受光掃描控制電路123包括與發(fā)光掃描切換電路1131實現(xiàn)同步切換的受光掃描切換電路1231、受光平行光掃描電路1232、受光向下交叉光掃描電路1233以及受光向上交叉光掃描電路1234，受光掃描切換電路1231的輸入端與控制器13相連接，受光掃描切換電路1231的輸出端分別在受光平行光掃描電路1232的輸入端、受光向下交叉光掃描電路 1233的輸入端以及受光向上交叉光掃描電路1234的輸入端之間切換。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的目的，而并非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種光電區(qū)域傳感器通道的故障自診斷裝置，其特征在于包括發(fā)光器、受光器以及控制器，所述發(fā)光器包括若干個發(fā)光單元、發(fā)光掃描電路以及發(fā)光掃描控制電路，所述發(fā)光掃描電路的輸入端分別與發(fā)光掃描控制電路相連接，發(fā)光掃描電路的輸出端分別與相對應的發(fā)光單元相連接；所述受光器包括與發(fā)光單元相對應的受光單元、受光掃描電路以及受光掃描控制電路，所述受光掃描電路的輸入端分別與受光掃描控制電路相連接，受光掃描電路的輸出端分別與相對應的受光單元相連接；控制器分別與發(fā)光器以及受光器相連接并實現(xiàn)雙向信號傳輸，控制器還控制發(fā)光掃描控制電路以及受光掃描控制電路實現(xiàn)同步切換。
2.如權(quán)利要求1所述的故障自診斷裝置，其特征在于所述發(fā)光掃描控制電路包括發(fā)光掃描切換電路、發(fā)光平行光掃描電路、發(fā)光向下交叉光掃描電路以及發(fā)光向上交叉光掃描電路，所述發(fā)光掃描切換電路的輸入端與控制器相連接，發(fā)光掃描切換電路的輸出端分別在發(fā)光平行光掃描電路的輸入端、發(fā)光向下交叉光掃描電路的輸入端以及發(fā)光向上交叉光掃描電路的輸入端之間切換；所述受光掃描控制電路包括與所述發(fā)光掃描切換電路實現(xiàn)同步切換的受光掃描切換電路、受光平行光掃描電路、受光向下交叉光掃描電路以及受光向上交叉光掃描電路，所述受光掃描切換電路的輸入端與控制器相連接，受光掃描切換電路的輸出端分別在受光平行光掃描電路的輸入端、受光向下交叉光掃描電路的輸入端以及受光向上交叉光掃描電路的輸入端之間切換。
3.如權(quán)利要求1所述的故障自診斷裝置，其特征在于所述故障自診斷裝置還包括手動自檢按鈕，所述手動自檢按鈕設于控制器上。
專利摘要本實用新型公開了一種光電區(qū)域傳感器通道的故障自診斷裝置，包括發(fā)光器、受光器以及控制器，在啟動光電區(qū)域傳感器后，控制器將通信自檢信號分別發(fā)送至發(fā)光器以及受光器，發(fā)光器以及受光器分別將應答數(shù)據(jù)信號傳送至控制器，控制器將通道誤通光自檢信號分別發(fā)送至發(fā)光器以及受光器后，受光器將各受光單元的遮光狀態(tài)信號傳送至控制器；控制器將通道誤遮光自檢信號分別發(fā)送至發(fā)光器以及受光器后，受光器將各受光單元的通光狀態(tài)信號傳送至控制器。通信自檢用來檢測光電區(qū)域傳感器內(nèi)各部件的電源線和通信線連接是否正常，通道誤通光自檢以及通道誤遮光自檢不僅可以診斷出故障的通道，還可以診斷出是具體的發(fā)光單元故障或受光單元故障。
文檔編號G01V8/20GK202025096SQ20112010191
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月9日
發(fā)明者劉冬冬, 徐育 申請人:無錫精工泰創(chuàng)電氣有限公司