CN107449510B - 一种紫外光检测模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外光检测模块，其方法为采用多个相同型号的紫外光敏元件来同步探测所处环境中的紫外光，将各个紫外光敏元件输出的探测信号转换为相应的脉冲信号后，通过检测脉冲信号间的时间间隔，当有时间间隔的长度不超过设定值时，产生预警信号，从而表明各个紫外光敏元件探测到所处环境中出现紫外光，而不是紫外光敏元件自身因电子噪声触发而不定时产生的脉冲响应。因此，本发明应用在日光光照和环境温度升高的情况下，能够避免由于电子噪声触发而导致的紫外光检测有效性的大幅降低，容易产生误报的情况发生。
Description
技术领域
本发明涉及紫外光检测技术领域，特别涉及一种紫外光检测模块。
背景技术
在日常工作状态下，紫外光敏元件会因电子噪声触发而不定时地产生脉冲响应，影响紫外光检测的有效性，尤其在日光光照和环境温度升高的情况下，紫外光敏元件的电子噪声触发的可能性将大大提高，导致紫外光检测有效性的大幅降低，容易产生误报。因此，需要一种能够在日光光照和环境温度升高的情况下，仍能保证紫外光检测的有效性的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于：解决现有技术中，紫外光敏元件应用在日光光照和环境温度升高的情况下，其电子噪声触发的可能性将大大提高，导致紫外光检测有效性的大幅降低，容易产生误报的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种紫外光检测模块，其包括，
至少两个相同型号的紫外光敏元件，用于探测所处环境中的紫外光；
信号处理模块，用于将各个紫外光敏元件所输出的探测信号转换为相应的脉冲信号；
电荷释放模块，用于采集各个紫外光敏元件阴极上积累的电荷量，而得到采集信号，以及在使能信号的触发控制下，接通相应紫外光敏元件的阴极和阳极，产生放电电流，以释放紫外光敏元件阴极上积累的电荷；
微控制模块，用于检测脉冲信号间的时间间隔，当有时间间隔的长度不超过设定值时，产生预警信号，以提示探测到所处环境中出现紫外光，以及根据所述采样信号，判断紫外光敏元件阴极上积累的电荷量是否达到设定阈值，若达到所述设定阈值，则输出使能信号给所述电荷释放模块；
电压供给模块，用于为各个紫外光敏元件和所述微控制模块提供工作电压。
根据一种具体的实施方式，本发明的紫外光检测模块中，所述微控制模块，用于对脉冲信号的波形数据进行A/D转换，得到相应的波形数据，并根据波形数据，计算出紫外光信号的强度值、起始时间和持续时间。
进一步地，本发明的紫外光检测模块中，所述微控制模块与输出接口电路连接，并通过所述输出接口电路输出所述预警信号、紫外光信号的强度值、起始时间和持续时间的数据输出给外部设备，或者获取外部设备传输的配置信息。
根据一种具体的实施方式，本发明的紫外光检测模块中，所述信号处理模块包括，
滤波电路，用于对各个紫外光敏元件所输出的探测信号进行滤波处理；
放大电路，用于对经滤波处理后的探测信号进行放大处理；
整形电路，用于对经放大处理后的探测信号进行整形处理，而得到相应的脉冲信号。
根据一种具体的实施方式，本发明的紫外光检测模块中，所述电荷释放模块包括至少两个电荷释放电路，每个所述电荷释放电路与一个紫外光敏元件相对应，并且，所述电荷释放电路包括，
采样电阻，其一端接地，一端与一个紫外光敏元件的阴极端连接；
放大电路，用于对所述采样电阻上的电压进行放大，而得到采样信号；
开关电路，用于在所述使能信号的触发控制下，接通紫外光敏元件的阴极和阳极，并产生放电电流，以释放所述紫外光敏元件阴极上积累的电荷。
进一步地，本发明的紫外光检测模块中，所述微控制模块分别与各个所述电荷释放电路的放大电路连接，通过对采样信号进行A/D转换而得到采样数据，并判断采样数据是否达到所述设定阈值，并在所述采样数据达到所述设定阈值时，输出所述使能信号至相应的电荷释放电路的开关电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明采用多个相同的紫外光敏元件来同步探测所处环境中的紫外光，将各个紫外光敏元件输出的探测信号转换为相应的脉冲信号后，通过检测脉冲信号间的时间间隔，当有时间间隔的长度不超过设定值时，产生预警信号，从而表明各个紫外光敏元件探测到所处环境中出现紫外光，而不是紫外光敏元件自身因电子噪声触发而不定时产生的脉冲响应。因此，本发明应用在日光光照和环境温度升高的情况下，能够避免由于电子噪声触发而导致的紫外光检测有效性的大幅降低，容易产生误报的情况发生。
2、本发明通过电荷释放模块采集各个紫外光敏元件阴极上积累的电荷量，而得到采集信号，微控制模块根据采样信号，判断紫外光敏元件阴极上积累的电荷量是否达到设定阈值，若达到设定阈值，则输出使能信号给电荷释放模块，电荷释放模块在使能信号的触发控制下，接通相应紫外光敏元件的阴极和阳极，产生放电电流，以释放紫外光敏元件阴极上积累的电荷。因此，本发明能够在紫外光敏元件的电荷积累到一定程度时，释放紫外光敏元件上积累的电荷，从而避免由于紫外光敏元件的电荷积累现象，增大紫外光敏元件本底噪声触发的几率，使紫外光敏元件本底噪声触发更容易影响紫外检测结果的情况发生。
附图说明：
图1为本发明第一实施例的结构示意图；
图2为本发明第二实施例的结构示意图；
图3为本发明电荷释放电路的结构示意图；
图4为本发明电荷释放电路的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
结合图1所示的本发明第一实施例的结构示意图；其中，本发明紫外光检测模块包括两个相同型号的紫外光敏元件1和紫外光敏元件2，电压供给模块，信号处理模块、电荷释放模块和微控制模块。
其中，电压供给模块分别与紫外光敏元件1和紫外光敏元件2的电源端连接，并提供相应的工作电压。信号处理模块分别与紫外光敏元件1和紫外光敏元件2的输出端连接，由于紫外光敏元件检测到紫外光或者由于电子噪声触发而产生脉冲响应，即从输出端输出探测信号，由于该探测信号为微弱电流信号，需要经过信号处理模块的处理后转换成脉冲信号，再由微控制模块作进一步地分析处理。
微控制模块通过检测脉冲信号间的时间间隔，当有时间间隔的长度不超过设定值时，产生预警信号，用于提示探测到所处环境中出现紫外光。其作用原理为：由于紫外光敏元件因电子噪声触发而产生脉冲响应是不定时的，属于随机事件。那么，两个紫外光敏元件同时由于电子噪声触发而产生脉冲响应的情况，与两个紫外光敏元件同时探测到紫外光而产生脉冲响应的情况相比，属于小概率事件。而且，两个相同的紫外光敏元件由于电子噪声触发而产生脉冲响应，其时间间隔通常为秒的量级，而两个相同的紫外光敏元件由于其技术参数的稳定性和探测条件的一致性，二者探测到紫外光并产生脉冲响应，其时间间隔通常为毫秒甚至微秒的量级。因此，本发明的微控制模块通过检测脉冲信号间的时间间隔，并设定一个合理的时间值。那么，即使应用在日光光照和环境温度升高的情况下，也能够排除由于电子噪声触发而产生误报，从而提高紫外光检测的有效性。
而且，本发明紫外光检测模块中的电荷释放模块通过采集各个紫外光敏元件阴极上积累的电荷量，而得到采集信号。微控制模块根据采样信号，判断紫外光敏元件阴极上积累的电荷量是否达到设定阈值，若达到设定阈值，则输出使能信号给电荷释放模块，电荷释放模块在使能信号的触发控制下，接通相应紫外光敏元件的阴极和阳极，产生放电电流，以释放紫外光敏元件阴极上积累的电荷。
结合图2所示的本发明第二实施例的结构示意图；在本实施例中，微控制模块与输出接口电路连接，微控制模块通过对脉冲信号的波形数据进行A/D转换，得到相应的波形数据，并根据波形数据，计算出紫外光信号的强度值、起始时间和持续时间。然后，微控制模块通过该输出接口电路与外部设备连接，将预警信号、紫外光信号的强度值、起始时间和持续时间的数据输出给该外部设备，或者通过该输出接口电路获取外部设备传输的配置信息。
在实施时，本发明采用的输出接口电路为光耦接口电路和/或隔离型RS485接口电路。光耦接口电路采用OC门输出，便于外部控制电路的衔接，同时也避免外部电路与微控制模块间的电子噪声干扰。而隔离型RS485接口电路能够实现微控制模块与外部检测或控制设备的通信。
本发明紫外光检测模块中的紫外光敏元件采用日盲型紫外光敏元件，其检测波段为185～260nm，其工作电压280～350VDC，其设定误差＜＝±0.5VDC，同时，本发明紫外光检测模块中的微控制模块其工作电压为24VDC，因此，电压供电模块分别向紫外光敏元件和微控制模块提供280～350VDC和24VDC的工作电压。
具体的，本发明的紫外光检测模块中信号处理模块包括滤波电路，放大电路和整形电路。其中，滤波电路用于对各个紫外光敏元件所输出的探测信号进行滤波处理。放大电路用于对经滤波处理后的探测信号进行放大处理。整形电路用于对经放大处理后的探测信号进行整形处理，而得到相应的脉冲信号。上述均为本领域常规技术手段，此处不再赘述。
结合图3所示的本发明电荷释放电路的结构示意图；其中，电荷释放电路包括采样电阻Rc、放大电路和开关电路。
其中，采样电阻Rc的一端接地，其另一端与紫外光敏管的阴极端连接。一旦紫外光敏管的阴极上产生电荷积累后，便会在采样电阻间形成电势差，即形成电压。而放大电路通过对采样电阻Rc上的电压进行放大，而得到采样信号，放大电路将其得到的采样信号输出给微控制模块。微控制模块根据该采样信号，判断紫外光敏管阴极上积累的电荷量是否达到设定阈值，若达到所述设定阈值，则输出使能信号给开关电路。开关电路在使能信号的触发控制下，接通紫外光敏管的阴极端和阳极端，使紫外光敏管的阴极与阳极产生放电电流，从而释放紫外光敏管阴极上积累的电荷。
本发明中的电荷释放模块包括至少两个电荷释放电路，并且每个电荷释放电路与一个紫外光敏元件相对应，从而独立地检测和释放各个紫外光敏元件阴极上积累的电荷。
结合图4所示的本发明电荷释放电路一种实施例的结构示意图；其中，微控制模块通过对该采样信号进行A/D转换而得到采样数据，然后判断该采样数据是否达到设定阈值，一旦该采样数据达到设定阈值，微控制模块则输出一个使能信号给开关电路，使该开关电路接通紫外光敏管的阴极端和阳极端，从而使紫外光敏管的阴极和阳极间产生放电电流，释放紫外光敏管阴极上积累的电荷。
其中，放大电路包括运算放大器U1，电阻R1和电阻R2。其中，运算放大器U1的一个输入端接地，其另一个输入端分别连接电阻R1和电阻R2的一端，电阻R2的另一端与运算放大器U1的输出端连接，电阻R1的另一端连接所述采样电阻Rc，运算放大器U1的输出端输出采样信号。
开关电路包括三极管Q1，电阻R3和电阻R4；其中，电阻R3的一端作为使能信号的输入端，其另一个与三极管Q1的基极连接，电阻R4的一端与电压源VCC连接，其另一端与三极管Q1的源极连接，三极管Q1的发射极与所述采样电阻Rc接地的一端连接。
当微控制模块输出使能信号通过电阻R2到达三极管Q1的基极，使三极管Q1的基极产生高电平，从而导通三极管Q1。三极管Q1导通后，接通紫外光敏管的阴极端和阳极端，使紫外光敏管的阴极和阳极间产生放电电流，并且该放电电流经三极管Q1流入接地端。
Claims (6)
1.一种紫外光检测模块，其特征在于，包括，
至少两个相同型号的紫外光敏元件，用于探测所处环境中的紫外光；
信号处理模块，用于将各个紫外光敏元件所输出的探测信号转换为相应的脉冲信号；
电荷释放模块，用于采集各个紫外光敏元件阴极上积累的电荷量，而得到采样信号，以及在使能信号的触发控制下，接通相应紫外光敏元件的阴极和阳极，产生放电电流，以释放紫外光敏元件阴极上积累的电荷；
微控制模块，用于检测脉冲信号间的时间间隔，当有时间间隔的长度不超过设定值时，产生预警信号，以提示探测到所处环境中出现紫外光，以及根据所述采样信号，判断紫外光敏元件阴极上积累的电荷量是否达到设定阈值，若达到所述设定阈值，则输出使能信号给所述电荷释放模块；
电压供给模块，用于为各个紫外光敏元件和所述微控制模块提供工作电压。
2.如权利要求1所述的紫外光检测模块，其特征在于，所述微控制模块，用于对脉冲信号的波形数据进行A/D转换，得到相应的波形数据，并根据波形数据，计算出紫外光信号的强度值、起始时间和持续时间。
3.如权利要求2所述的紫外光检测模块，其特征在于，所述微控制模块与输出接口电路连接，并通过所述输出接口电路输出所述预警信号、紫外光信号的强度值、起始时间和持续时间的数据输出给外部设备，或者获取外部设备传输的配置信息。
4.如权利要求1所述的紫外光检测模块，其特征在于，所述信号处理模块包括，
滤波电路，用于对各个紫外光敏元件所输出的探测信号进行滤波处理；
放大电路，用于对经滤波处理后的探测信号进行放大处理；
整形电路，用于对经放大处理后的探测信号进行整形处理，而得到相应的脉冲信号。
5.如权利要求1所述的紫外光检测模块，其特征在于，所述电荷释放模块包括至少两个电荷释放电路，每个所述电荷释放电路与一个紫外光敏元件相对应，并且，所述电荷释放电路包括，
采样电阻，其一端接地，一端与一个紫外光敏元件的阴极端连接；
放大电路，用于对所述采样电阻上的电压进行放大，而得到采样信号；
开关电路，用于在所述使能信号的触发控制下，接通紫外光敏元件的阴极和阳极，并产生放电电流，以释放所述紫外光敏元件阴极上积累的电荷。
6.如权利要求5所述的紫外光检测模块，其特征在于，所述微控制模块分别与各个所述电荷释放电路的放大电路连接，通过对采样信号进行A/D转换而得到采样数据，并判断所述采样数据是否达到所述设定阈值，并在所述采样数据达到所述设定阈值时，输出所述使能信号至相应的电荷释放电路的开关电路。
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