CN202025096U - 光电区域传感器通道的故障自诊断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光电区域传感器通道的故障自诊断装置，包括发光器、受光器以及控制器，在启动光电区域传感器后，控制器将通信自检信号分别发送至发光器以及受光器，发光器以及受光器分别将应答数据信号传送至控制器，控制器将通道误通光自检信号分别发送至发光器以及受光器后，受光器将各受光单元的遮光状态信号传送至控制器；控制器将通道误遮光自检信号分别发送至发光器以及受光器后，受光器将各受光单元的通光状态信号传送至控制器。通信自检用来检测光电区域传感器内各部件的电源线和通信线连接是否正常，通道误通光自检以及通道误遮光自检不仅可以诊断出故障的通道，还可以诊断出是具体的发光单元故障或受光单元故障。

Description

光电区域传感器通道的故障自诊断装置

技术领域

本实用新型涉及光电区域传感器通道故障的自诊断技术，更具体地说，是涉及一种光电区域传感器通道的故障自诊断装置。

背景技术

光电区域传感器、光电传感器以及光幕传感器的主要作用是探测一个特定区域范围内是否有物体存在或者是否有物体进入该区域。光电区域传感器一般由一组由发光单元组成的发光器和对应的一组由受光单元组成的受光器共同构成，在发光器中每个发光单元发出的光通常被受光器中特定的一个受光单元所接收，这样就形成了光电区域传感器的一个通道。如果有物体遮挡住了这个通道上的光路，则这个通道上的受光单元就会探测到接收的光的强度变化，从能接收到入射光变化到接收不到入射光，这就表明在这个通道上有物体存在。根据这样的原理，用一组若干个类似的光通道并行组成的一个区域，通过检测每个通道上有无物体，这样就实现了对这一特定区域范围内有无物体存在或有无物体进入的探测。光电区域传感器一般以扫描方式工作，既按通道排列的顺序，循环地由逐个的发光单元轮流发光和对应的受光单元受光，在某一时刻只有一个通道在工作。扫描方式可分为平行扫描方式以及交叉扫描方式在平行扫描方式下，发光器和受光器选通相同的通道号进行扫描，即：第一路发光单元发光的同时第一路受光单元受光、第二路发光单元发光的同时第二路受光单元受光、依此类推，第N路发光单元发光的同时第N路受光单元受光；而在交叉扫描方式下，发光器和受光器选通不同的通道号进行交叉扫描，例如：第二路发光单元发出的光并非由第二路受光单元接收，而是由第一路或第三路受光单元受光。但在光电区域传感器的使用过程中，有时会出现故障导致不能正常工作，而目前光电区域传感器的自检和故障诊断功能的不足，不能即时的诊断出故障是否由光电区域传感器本身器件的原因造成的，因此市场上需要一种光电区域传感器能够在开机或使用的过程中，根据需要对该光电区域传感器的工作状态进行检查，也就是自检，通过自检，发现该区域光电传感器是否工作正常，确定可能的故障类型以便及时处理。

发明内容

针对现有技术中存在由于光电区域传感器的自检和故障诊断功能不足，导致不能够判断出区域光电传感器自身是否存在故障的问题，本实用新型的目的是提供一种光电区域传感器通道的故障自诊断装置，不仅能够判断出区域光电传感器自身是否存在故障，而且还能够非常直观的判断出区域光电传感器自身故障的类型。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种光电区域传感器通道的故障自诊断装置，包括发光器、受光器以及控制器，所述发光器包括若干个发光单元、发光扫描电路以及发光扫描控制电路，所述发光扫描电路的输入端分别与发光扫描控制电路相连接，发光扫描电路的输出端分别与相对应的发光单元相连接；所述受光器包括与发光单元相对应的受光单元、受光扫描电路以及受光扫描控制电路，所述受光扫描电路的输入端分别与受光扫描控制电路相连接，受光扫描电路的输出端分别与相对应的受光单元相连接；控制器分别与发光器以及受光器相连接并实现双向信号传输，控制器还控制发光扫描控制电路以及受光扫描控制电路实现同步切换。

所述发光扫描控制电路包括发光扫描切换电路、发光平行光扫描电路、发光向下交叉光扫描电路以及发光向上交叉光扫描电路，所述发光扫描切换电路的输入端与控制器相连接，发光扫描切换电路的输出端分别在发光平行光扫描电路的输入端、发光向下交叉光扫描电路的输入端以及发光向上交叉光扫描电路的输入端之间切换；

所述受光扫描控制电路包括与所述发光扫描切换电路实现同步切换的受光扫描切换电路、受光平行光扫描电路、受光向下交叉光扫描电路以及受光向上交叉光扫描电路，所述受光扫描切换电路的输入端与控制器相连接，受光扫描切换电路的输出端分别在受光平行光扫描电路的输入端、受光向下交叉光扫描电路的输入端以及受光向上交叉光扫描电路的输入端之间切换。

所述故障自诊断装置还包括手动自检按钮，所述手动自检按钮设于控制器上。

与现有技术相比，采用本实用新型的一种光电区域传感器通道的故障自诊断装置，包括发光器、受光器以及控制器，所述发光器包括若干个发光单元、发光扫描电路以及发光扫描控制电路，所述发光扫描电路的输入端分别与发光扫描控制电路相连接，发光扫描电路的输出端分别与相对应的发光单元相连接；所述受光器包括与发光单元相对应的受光单元、受光扫描电路以及受光扫描控制电路，所述受光扫描电路的输入端分别与受光扫描控制电路相连接，受光扫描电路的输出端分别与相对应的受光单元相连接；控制器分别与发光器以及受光器相连接并实现双向信号传输，控制器还控制发光扫描控制电路以及受光扫描控制电路实现同步切换。在启动光电区域传感器后，控制器将通信自检信号分别发送至发光器以及受光器后，发光器以及受光器分别将应答数据信号传送至控制器；然后，控制器将通道误通光自检信号分别发送至发光器以及受光器后，受光器将各受光单元的遮光状态信号传送至控制器；接着，控制器将通道误遮光自检信号分别发送至发光器以及受光器后，受光器将各受光单元的通光状态信号传送至控制器。通信自检用来检测光电区域传感器内发光器、受光器以及控制器的电源线和通信线连接是否正常，电源线或通信线连接错误被锁定为通信故障，控制器会发出通信故障的指示，如果通信正常则进入下一步的通道自检。通道自检包括通道误通光自检以及通道误遮光自检，通道误通光自检是关闭通道的发光单元对受光单元数据进行分析。判断各通道是否为全遮光状态，如果某一个或几个通道被判断为通光，则会发出误通光通道故障的指示，同时各通道对应的指示灯也会指示出故障的通道。只有完成通道误通光自检步骤并排除相应的故障后才会执行通道误遮光自检。通道误遮光自检是按照相应的扫描方式下，使各通道依次轮流工作，待扫描完成后对各受光单元数据进行分析判断是否为全通光状态，如果某一个或几个通道被判断为遮光，则会发出误遮光通道故障的指示，同时各通道对应的指示灯也会指示出故障的通道。只有当此故障解除之后才会执行下一步自检任务。如果自检过程中发光器和受光器没有正确的对光，也会有误遮光通道故障的指示，直到正确对光为止。通道自检不仅可以诊断出故障的通道，还可以诊断出是具体的发光单元故障或受光单元故障，因此本实用新型的光电区域传感器通道的故障自诊断装置及其方法不但可以在光电区域传感器中任何单一个光通道发生故障时，准确地判断出是发光单元的故障、还是受光单元的故障或者发光单元和受光单元同时出现故障，还可以在区域光电传感器中不处在设备的二端即不是第一或最后的光通道的任何二个相邻的光通道发生故障的情况下，准确地判断出是这二个通道哪些发光单元或者受光单元发生了故障。

附图说明

图1是本实用新型的一种光电区域传感器通道的故障自诊断装置的原理示意图；

图2是本实用新型的实施例1的原理示意图；

图3是本实用新型的实施例2的原理示意图；

图4是本实用新型的实施例3的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例

请参阅图1所示：本实用新型提供的一种光电区域传感器通道的故障自诊断装置，包括发光器11、受光器12以及控制器13，发光器11包括8个发光单元1111、1112、1113、1114、1115、1116、1117、1118、发光扫描电路112以及发光扫描控制电路113，发光扫描电路112的输入端分别与发光扫描控制电路113相连接，发光扫描电路112的输出端分别与相对应的8个发光单元111相连接。受光器12包括与发光单元相对应的8个受光单元1211、1212、1213、1214、1215、1216、1217、1218、受光扫描电路122以及受光扫描控制电路123，受光扫描电路122的输入端分别与受光扫描控制电路123相连接，受光扫描电路122的输出端分别与相对应的受光单元相连接。控制器13分别与发光器11以及受光器12相连接并实现双向信号传输，控制器13还控制发光扫描控制电路113以及受光扫描控制电路123实现同步切换。对应的发光单元和受光单元组成一个光通道，其中每一发光单元和受光单元都受到以单片机为核心的控制器13控制。控制器13包括控制单元132以及与控制单元132实现双向通信的运算单元131。故障自诊断装置还包括手动自检按钮（图中未示出），手动自检按钮设于控制器13上。

请参见图2所示的发光单元1111和受光单元1211组成光通道1、发光单元1112和受光单元1212组成光通道2，依此类推，发光单元1118和受光单元1218组成光通道8。光电区域传感器***开机上电时自动启动一次自检，并且在正常工作过程中也可以通过按下自检按钮手动启动自检。自检包括通信自检以及通道自检：

通信自检：自检开始时，控制器13首先向发光器11和受光器12发送通信自检命令，通过分析发光器11和受光器12的应答数据可以判断出其通信是否正常，如果通信异常，控制器13会发出通信故障的指示，特别是电源线或通信线连接错误也被锁定为通信故障。如果通信正常则进入下一步的通道自检。

通道自检：通道自检由两部分组成即：通道误通光自检和通道误遮光自检。通道误通光自检是关闭通道的发光单元1111、1112、1113、1114、1115、1116、1117、1118，然后对受光单元1211、1212、1213、1214、1215、1216、1217、1218的数据进行分析，来判断各光通道是否为全遮光状态，如果某一个或几个光通道被判断为通光，则会发出误通光通道故障的指示，同时各光通道对应的指示灯也会指示出故障的通道。只有当此故障解除之后才会执行通道误遮光自检，通道误遮光自检是按照通道轮流工作的扫描方式使各光通道依次工作，待扫描完成后对各受光单元数据进行分析判断是否为全通光状态，如果某一个或几个光通道被判断为遮光，则会发出误遮光通道故障的指示，同时各光通道对应的指示灯也会指示出故障的通道，只有当此故障解除之后才会执行下一步自检任务。如果自检过程中发光器和受光器没有正确的对光，也会有误遮光通道故障的指示，直到正确对光为止。通道自检不仅可以诊断出故障的通道，还可以诊断出是发光单元故障还是受光单元故障，下面以通道误遮光自检为例说明具体诊断过程。

该光电区域传感器通道误遮光自检开始时，核心控制器13首先向发光单元1111、1112、1113、1114、1115、1116、1117、1118和受光单元1211、1212、1213、1214、1215、1216、1217、1218同时发出以平行扫描方式进行通道故障自检扫描。平行扫描的过程会在自检过程中从光通道1至光通道8依次轮流开通光电区域传感器的各个光通道。扫描完成后受光单元1211、1212、1213、1214、1215、1216、1217、1218将各光通道的受光情况报告给核心控制器13，由核心控制器13进行分析处理，得出诊断结果，如果诊断结果为各光通道均无故障，此时可以肯定各光通道均正常，通道故障自诊断完成，可以继续执行后续的任务。如果诊断结果为存在通道误遮光故障，核心控制器13通过对数据的分析处理可以判断出发生故障的光通道。控制器13锁定这些故障通道，即向发光器11和受光器12同时发出以交叉扫描方式进行通道故障自诊断的命令。交叉扫描分为向下扫描和向上扫描两种方式。

首先，发光器11和受光器12在接收到控制器13发出的向下交叉扫描的命令，各发光单元和受光单元就以向下交叉扫描方式进行通道故障自诊断。

请参见图3所示的本实用新型的故障自诊断装置在执行向下交叉扫描方式时，发光单元1111和受光单元1218不参与扫描。发光单元1112发出的光由相邻的光通道的受光单元1211接收，为了和平行扫描的通道定义有所区别，称此时发光单元1112和受光单元1211组成的光通道为第1向下通道，发光单元1113发出的光由相邻的光通道的受光单元1212接收为第2向下通道，依此类推，发光单元1118发出的光由相邻的光通道的受光单元1217接收为第7向下通道。向下交叉扫描完成后，受光器12将各通道的受光情况告知核心控制器13，由核心控制器13进行分析处理，比较得出诊断结果。如果此时能够判断出通道故障的具***置是发光单元还是接受单元，则通道故障自诊断完成，显示故障位置以及故障的通道号码，并继续执行其他命令。

如果此时还不能够判断出通道故障的具***置，核心控制器13再向发光器11和受光器12同时发出以向上交叉扫描方式进行通道故障自诊断的命令，发光单元和受光单元以向上交叉扫描方式进行通道故障自诊断，具体请参见图4所示。在执行向上交叉扫描方式时，发光单元1118和受光单元1211不参与扫描，发光单元1111发出的光由相邻的光通道的受光单元1212接收，为了和平行扫描的通道定义有所区别，此时发光单元1111和受光单元1212组成的光通道为第1向上通道、发光单元1112发出的光由相邻的光通道的受光单元1213接收称为第2向上通道，依此类推，发光单元1117发出的光由相邻的光通道的受光单元1218接收称为第7向上通道。向上交叉扫描完成后，受光器12将各通道的受光情况告知核心控制器13，由核心控制器13进行分析处理，比较得出诊断结果。此时能够判断出通道故障的具***置是发光单元还是接受单元，则通道故障自诊断完成，显示故障位置以及故障的通道号码，并继续执行其他命令。

由于通道故障的位置及数量是不确定的，因此核心控制器13在每一次扫描之后都要做出复杂的分析、处理、判断和比较计算。再请参见图1所示，由控制器13发出的扫描命令，当发光器11接收到该命令后，发光扫描控制电路113会根据命令提示激活与命令相符合的扫描方式，扫描方式一旦被激活就会按照程序设定好的顺序触发扫描电路，使发光器11工作。 同时，受光器12也会接受到该命令，受光扫描控制电路123会根据命令提示激活与命令相符合的扫描方式，扫描方式一旦被激活就会按照程序设定好的顺序触发扫描电路，使受光器12工作。扫描完成后，由受光器12将受光数据发送到控制器13，由控制器13处理该数据，并向发光器11和受光器12发出下一步需要执行的命令。

再以单光通道故障为例，假如受光单元1212出现故障不能正常接受光信号，从而导致第2光通道出现故障，其它光通道均正常工作。通道故障自诊断在执行平行扫描时会诊断出第2光通道的故障，此时不能判断出是发光单元1112故障还是受光单元1212故障，然后执行向下交叉扫描，如果诊断结果只存在第2向下通道故障，则可以断定是受光单元1212的故障，执行向下交叉扫描，如果诊断结果只存在第1向下通道故障，说明发光单元1112故障，如果诊断结果是第1向下通道故障和第2向下通道故障，说明发光单元1112和受光单元1212都有故障。

执行平行扫描时，如果故障通道为光通道1或光通道8，然后执行完向下交叉扫描，执行完向下交叉扫描后得出的通道故障所在位置并不全面，如图3以及图4所示，向下交叉扫描和向上交叉扫描只扫描了7个光通道，如果发光单元的光通道1和受光单元的光通道1同时故障则需要执行完向上交叉扫描才能正确全面的判断出来。假设执行平行扫描自诊断过程中诊断出只有第1光通道故障，因为此时并不能判断出是发光单元1111故障还是受光单元1211故障，所以需要执行通道自诊断的下一步自诊断即向下交叉扫描方式自诊断。如果向下交叉扫描方式自诊断结果为没有通道存在故障，则可以断定是只有发光单元1111存在故障，通道自检完成。如果诊断结果为仍是只存在第1向下通道故障，此时可以断定受光单元1211存在故障，但是发光单元1111是否存在故障，是无法判断出来的，因为执行向下交叉扫描自诊断过程中发光单元1111是不参与扫描的即没有工作。此时，会继续执行通道自诊断的下一个步骤即向上交叉扫描方式自诊断。如果向上交叉扫描方式自诊断结果为没有通道存在故障，则可以断定只有受光单元1211存在故障，如果诊断结果为只存在第1向上通道故障，此时可以断定发光单元1111也存在故障，即发光单元1111和受光单元1211都有故障。至此通道自检完成。

从以上的描述分析可以看出，在任何相邻的二个光通道同时发生故障时，只要这二个光通道中没有第一或最后一个光通道，这样这二个故障光通道，都会有一个正常工作的无故障光通道与它们相邻。应用本实用新型的原理，可以分别通过利用相邻的无故障光通道，判断出这二个故障通道的具体故障单元是哪个发光单元或哪个受光单元。

发光扫描控制电路113包括发光扫描切换电路1131、发光平行光扫描电路1132、发光向下交叉光扫描电路1133以及发光向上交叉光扫描电路1134，发光扫描切换电路1131的输入端与控制器13相连接，发光扫描切换电路1131的输出端分别在发光平行光扫描电路1132的输入端、发光向下交叉光扫描电路1133的输入端以及发光向上交叉光扫描电路1134的输入端之间切换。

受光扫描控制电路123包括与发光扫描切换电路1131实现同步切换的受光扫描切换电路1231、受光平行光扫描电路1232、受光向下交叉光扫描电路1233以及受光向上交叉光扫描电路1234，受光扫描切换电路1231的输入端与控制器13相连接，受光扫描切换电路1231的输出端分别在受光平行光扫描电路1232的输入端、受光向下交叉光扫描电路1233的输入端以及受光向上交叉光扫描电路1234的输入端之间切换。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。

Claims (3)

1.一种光电区域传感器通道的故障自诊断装置，其特征在于：

包括发光器、受光器以及控制器，所述发光器包括若干个发光单元、发光扫描电路以及发光扫描控制电路，所述发光扫描电路的输入端分别与发光扫描控制电路相连接，发光扫描电路的输出端分别与相对应的发光单元相连接；所述受光器包括与发光单元相对应的受光单元、受光扫描电路以及受光扫描控制电路，所述受光扫描电路的输入端分别与受光扫描控制电路相连接，受光扫描电路的输出端分别与相对应的受光单元相连接；控制器分别与发光器以及受光器相连接并实现双向信号传输，控制器还控制发光扫描控制电路以及受光扫描控制电路实现同步切换。

2.如权利要求1所述的故障自诊断装置，其特征在于：

所述发光扫描控制电路包括发光扫描切换电路、发光平行光扫描电路、发光向下交叉光扫描电路以及发光向上交叉光扫描电路，所述发光扫描切换电路的输入端与控制器相连接，发光扫描切换电路的输出端分别在发光平行光扫描电路的输入端、发光向下交叉光扫描电路的输入端以及发光向上交叉光扫描电路的输入端之间切换；

所述受光扫描控制电路包括与所述发光扫描切换电路实现同步切换的受光扫描切换电路、受光平行光扫描电路、受光向下交叉光扫描电路以及受光向上交叉光扫描电路，所述受光扫描切换电路的输入端与控制器相连接，受光扫描切换电路的输出端分别在受光平行光扫描电路的输入端、受光向下交叉光扫描电路的输入端以及受光向上交叉光扫描电路的输入端之间切换。

3.如权利要求1所述的故障自诊断装置，其特征在于：

所述故障自诊断装置还包括手动自检按钮，所述手动自检按钮设于控制器上。

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