特許 7431485 光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法及び回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-06

(45)【発行日】2024-02-15

(54)【発明の名称】光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法及び回路

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/489 20060101AFI20240207BHJP

【ＦＩ】

G01S7/489

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023501379

(86)(22)【出願日】2022-11-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-31

(86)【国際出願番号】 CN2022130911

(87)【国際公開番号】W WO2023061509

(87)【国際公開日】2023-04-20

【審査請求日】2023-01-06

(31)【優先権主張番号】202210243594.3

(32)【優先日】2022-03-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】323010973

【氏名又は名称】深▲セン▼市華怡豊科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＥＮＺＨＥＮ ＨＵＡＹＩＦＥＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ａ， ２／Ｆ， Ａ２ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｗ－Ｃａｒｂｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｋ， Ｇｕｉｙｕｅ Ｒｏａｄ， Ｚｈａｎｇｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ， Ｆｕｃｈｅｎｇ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｌｏｎｇｈｕａ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８１００，Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】張小毅

(72)【発明者】

【氏名】羅超凡

【審査官】東 治企

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案公告第２０９４１６４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１１２７８２６７０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０６２７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１５１９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３０４６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００－７／６４

Ｇ０１Ｓ １３／００－１７／９５

Ｈ０３Ｇ １／００－３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コントロール回路（１）と、自動利得起動制御回路（２）とを備える光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路であって、
前記コントロール回路（１）は、電圧降下コントロールモジュール（１１）と、電圧コントロールモジュール（１２）とを備え、
前記自動利得起動制御回路（２）が、前記電圧降下コントロールモジュール（１１）と前記電圧コントロールモジュール（１２）との間に接続され、
前記コントロール回路（１）の電圧降下コントロールモジュール（１１）は、光電センサ距離測定システム内の１段目の増幅回路に接続され、前記１段目の増幅回路からの直流レベル及び信号振幅を受信するために用いられるアクセス端と、光電センサ距離測定システム内の２段目の増幅回路に接続され、減衰後の１段目の出力信号を２段目の増幅回路に伝送するために用いられる出力端と、前記電圧コントロールモジュール（１２）を介して接地する接地端とを含み、
前記自動利得起動制御回路（２）は、自動利得制御開始電圧にアクセスするために用いられる電圧入力端と、前記コントロール回路（１）の前記電圧降下コントロールモジュール（１１）と前記電圧コントロールモジュール（１２）との間に接続され、コントロール回路（１）に電圧を出力するために用いられる電圧出力端とを含む、ことを特徴とする光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路。

【請求項2】

前記電圧降下コントロールモジュール（１１）は、１段目の増幅回路、自動利得起動制御回路（２）、及び２段目の増幅回路に接続され、アクセス端と、出力端と前記電圧出力端との間に電圧値で対応する電圧降下関係を確立させるために用いられ、
前記電圧コントロールモジュール（１２）は、自動利得起動制御回路（２）、電圧降下コントロールモジュール（１１）に接続され、電流に応じて電圧出力端の電圧をコントロールするために用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載の光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路。

【請求項3】

前記電圧降下コントロールモジュール（１１）は、
１段目の増幅回路に接続され、分圧を実現するために用いられる分圧ユニット（１１１）と、
分圧ユニット（１１１）、電圧コントロールモジュール（１２）、自動利得起動制御回路（２）に接続され、アクセス端と、出力端と電圧出力端との間に電圧値で対応する電圧降下関係を確立させるために用いられる電圧降下発生ユニット（１１２）とを含む、ことを特徴とする請求項２に記載の光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路。

【請求項4】

前記分圧ユニット（１１１）は第１のレジスターＲ１を含み、前記電圧降下発生ユニット（１１２）は第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２を含み、前記第１のレジスターＲ１の一端は１段目の増幅回路に接続され、前記第１のレジスターＲ１の他端は第１のダイオードＤ１のアノードに接続され、前記第１のダイオードＤ１のカソードは第２のダイオードＤ２のアノード及び２段目の増幅回路に接続され、前記第２のダイオードＤ２のカソードは電圧コントロールモジュール（１２）及び自動利得起動制御回路（２）に接続される、ことを特徴とする請求項３に記載の光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路。

【請求項5】

前記自動利得起動制御回路（２）の電圧出力端と電圧コントロールモジュール（１２）及び電圧降下コントロールモジュール（１１）との間には、電圧降下コントロールモジュール（１１）が定常状態に入る前に発生した電圧変動を補償するために用いられる補償モジュール（３）がカップリングされる、ことを特徴とする請求項４に記載の光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路。

【請求項6】

前記補償モジュール（３）は、
自動利得起動制御回路（２）の電圧出力端に接続され、分圧に用いられ且つ補償モジュール（３）の分圧パラメータを分圧ユニット（１１１）の分圧パラメータと一致させる第１の補償ユニット（３１）と、
第１の補償ユニット（３１）、電圧降下コントロールモジュール（１１）、電圧コントロールモジュール（１２）に接続され、電圧降下コントロールモジュール（１１）が定常状態に入る前に発生した電圧変動を補償するために用いられる第２の補償ユニット（３２）とを含む、ことを特徴とする請求項５に記載の光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路。

【請求項7】

前記第１の補償ユニット（３１）は第３のレジスターＲ３を含み、前記第２の補償ユニット（３２）は第３のダイオードＤ３及び第４のダイオードＤ４を含み、前記第３のレジスターＲ３の一端は自動利得起動制御回路（２）の電圧出力端に接続され、前記第３のレジスターＲ３の他端は第４のダイオードＤ４のアノードに接続され、前記第４のダイオードＤ４のカソードは第３のダイオードＤ３のアノードに接続され、前記第３のダイオードＤ３のカソードは第２のダイオードＤ２のカソード、電圧コントロールモジュール（１２）に接続され、
前記電圧コントロールモジュール（１２）は、
第２の補償ユニット（３２）及び電圧降下発生ユニット（１１２）に接続され、電流に応じて第２の補償ユニット（３２）と電圧降下発生ユニット（１１２）との間の接続点の電圧を上昇させるために用いられる電圧コントロールユニットを含み、
前記電圧コントロールユニットは第２のレジスターＲ２を採用し、前記第２のレジスターＲ２の一端は第２のダイオードＤ２のカソード及び第３のダイオードＤ３のカソードに接続され、前記第２のレジスターＲ２の他端は接地しており、
又は、前記電圧コントロールユニットはポテンショメーターＲＰ１を採用し、前記ポテンショメーターＲＰ１のスライダーは第２のダイオードＤ２のカソード及び第３のダイオードＤ３のカソードに接続され、前記ポテンショメーターＲＰ１の一端は第２のダイオードＤ２のカソード、第３のダイオードＤ３のカソードに接続され、前記ポテンショメーターＲＰ１の他端は接地する、ことを特徴とする請求項６に記載の光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路。

【請求項8】

光電センサ距離測定システムであって、
請求項１～７のいずれか一項に記載の光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路を含む、ことを特徴とする光電センサ距離測定システム。

【請求項9】

請求項１～７のいずれか一項に記載の光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路を用いて、光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法であって、
光電センサ距離測定システムからの１段目の増幅回路の直流レベル及び信号振幅を取得するステップと、
自動利得制御開始電圧を決定するステップであって、前記自動利得制御開始電圧は１段目の増幅回路の直流レベル及び信号振幅に基づいて計算して決定されるステップと、
前記自動利得制御開始電圧に基づいて、自動利得制御の制御深さを調整し、前記直流レベル及び信号振幅に基づいて自動利得制御を行い、減衰後の１段目の出力信号を生成するステップと、
減衰後の１段目の出力信号を２段目の増幅回路に伝送するステップとを含む、ことを特徴とする光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法。

【請求項10】

自動利得制御開始電圧を決定する前記ステップの後、さらに、
定常状態に入る前に、１段目の増幅回路出力信号の振幅変動を低減させるために、１段目の増幅回路出力信号に対して電圧補償を行うステップを含む、ことを特徴とする請求項９に記載の光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光電センサ距離測定技術の分野に関し、特に、光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法及び回路に関する。

【背景技術】

【0002】

光電センサ距離測定システムは、物体の距離位置を検出するものであり、物体からセンサに反射した光信号の強弱の認識に基づいて実現される。

【0003】

関連技術では、物体の距離位置を検出する際には、まず、同一の光電センサ距離測定システムに基づいてテストして記録し、その光電変換特性を決定し、即ち、電圧値と測定距離との間の線形関係を検出する。続いて、システムにおける受信回路が物体から反射した光信号を受信し、光信号を電圧値に変換し、さらに既知の光電変換特性に基づいて物体の距離位置を決定することができる。

【0004】

上記関連技術について、発明者は、上記光電センサ距離測定システムが物体の距離位置を決定する場合、受信回路により変換された電圧値の線形セグメント勾配が比較的大きいため、その結果、光電センサ距離測定システムの測定距離が短くなり、且つ測定範囲が狭くなるということを見出した。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

光電センサ距離測定システムの測定距離が短く且つ測定範囲が狭いという問題を改善し、光電センサ距離測定システムの距離測定範囲を拡大するために、本願は、光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法及び回路を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様では、本願は光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法を開示し、以下の技術案を採用する。

【0007】

光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法は、
光電センサ距離測定システムからの１段目の増幅回路の直流レベル及び信号振幅を取得するステップと、
自動利得制御開始電圧を決定するステップであって、前記自動利得制御開始電圧は１段目の増幅回路の直流レベル及び信号振幅に基づいて計算して決定されるステップと、
前記自動利得制御開始電圧に基づいて、自動利得制御の制御深さを調整し、前記直流レベル及び信号振幅に基づいて自動利得制御を行い、減衰後の１段目の出力信号を生成するステップであって、前記減衰後の１段目の出力信号は前記信号振幅の増加に伴って減衰が大きくなるステップと、
減衰後の１段目の出力信号を２段目の増幅回路に伝送するステップとを含む。

【0008】

上記技術案を採用することにより、測定範囲に応じて第１の増幅回路の直流レベル及び信号振幅を取得した後、自動利得制御開始電圧を確認して設定することができ、さらに自動利得制御を実現し、減衰後の１段目の出力信号が所定範囲内でより多くの信号振幅に対応できるようにし、即ち光電センサ距離測定システムが所定範囲内でより多くの信号振幅に対応することができ、同じ電圧変動範囲内で、測定範囲が大きくなり、光電変換特性を改善し、それにより、光電変換プロセスでは、受信回路により変換された電圧値の線形セグメント勾配が小さくなり、システムの測定距離が短く且つ測定範囲が狭いという問題を改善し、光電センサ距離測定システムの距離測定範囲を拡大する。

【0009】

任意選択的に、自動利得制御開始電圧を決定する前記ステップの後、さらに、
定常状態に入る前に、１段目の増幅回路出力信号の振幅変動を低減させるために、１段目の増幅回路出力信号に対して電圧補償を行うステップを含む。

【0010】

上記技術案を採用することにより、電源投入時に、１段目の増幅回路出力信号が定常状態に入る前に、１段目の増幅回路の出力信号の振幅変動が低くなり、設定された閾値臨界点近傍で物体を検出する場合、不確定性を降下させ、検出の繰り返し精度を向上させ、検出の誤判定状況を低減させる。

【0011】

第２の態様では、本願は光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路を開示し、以下の技術案を採用する。

【0012】

光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路は、
光電センサ距離測定システム内の１段目の増幅回路に接続され、前記１段目の増幅回路からの直流レベル及び信号振幅を受信するために用いられるアクセス端と、光電センサ距離測定システム内の２段目の増幅回路に接続され、減衰後の１段目の出力信号を２段目の増幅回路に伝送するために用いられる出力端と、接地する接地端とを含むコントロール回路と、
自動利得制御開始電圧にアクセスするために用いられる電圧入力端と、コントロール回路に接続され、コントロール回路に電圧を出力するために用いられる電圧出力端とを含む自動利得起動制御回路とを含む。

【0013】

上記技術案を採用することにより、まず、１段目の増幅回路の直流レベル及び信号振幅を取得し、外部で自動利得制御開始電圧を算出し、そして電圧入力端が算出された自動利得制御開始電圧にアクセスした後、コントロール回路は直流レベル及び信号振幅に基づいて減衰後の１段目の出力信号を生成して２段目の増幅回路に送信し、さらに自動利得制御を実現し、光電変換特性を改善し、それにより、光電変換プロセスでは、受信回路により変換された電圧値の線形セグメント勾配が小さくなり、システムの測定距離が短く且つ測定範囲が狭いという問題を改善し、光電センサ距離測定システムの距離測定範囲を拡大する。

【0014】

任意選択的に、前記コントロール回路は、
１段目の増幅回路、自動利得起動制御回路、及び２段目の増幅回路に接続され、アクセス端と、出力端と前記電圧出力端との間に電圧値で対応する電圧降下関係を確立させるために用いられる電圧降下コントロールモジュールと、
自動利得起動制御回路、電圧降下コントロールモジュールに接続され、電流に応じて電圧出力端の電圧をコントロールするために用いられる電圧コントロールモジュールとを含む。

【0015】

上記技術案を採用することにより、電圧降下コントロールモジュールの設置は自動利得制御開始電圧をより正確に設定することに有利であり、且つ電圧コントロールモジュールと協働して直流レベル及び信号振幅に基づいて減衰後の１段目の出力信号を自己適応的に調整し、且つ減衰後の１段目の出力信号が信号振幅の増加に伴って減衰が大きくなるようにし、それにより光電変換特性を改善し、光電変換特性では、受信回路により変換された電圧値の線形セグメント勾配が小さくなり、システムの測定距離が短く且つ測定範囲が狭いという問題を改善し、光電センサ距離測定システムの距離測定範囲を拡大する。

【0016】

任意選択的に、前記電圧降下コントロールモジュールは、
１段目の増幅回路に接続され、分圧を実現するために用いられる分圧ユニットと、
分圧ユニット、電圧コントロールモジュール、自動利得起動制御回路に接続され、アクセス端と、出力端と電圧出力端との間に電圧値で対応する電圧降下関係を確立させるために用いられる電圧降下発生ユニットとを含む。

【0017】

上記技術案を採用することにより、電圧降下発生ユニットの設置は自動利得制御開始電圧をより正確に設定することに有利であり、且つ電圧コントロールモジュールと協働して直流レベル及び信号振幅に基づいて減衰後の１段目の出力信号を自己適応的に調整し、且つ減衰後の１段目の出力信号が信号振幅の増加に伴って減衰が大きくなるようにし、それにより光電変換特性を改善し、光電変換特性では、受信回路により変換された電圧値の線形セグメント勾配が小さくなり、システムの測定距離が短く且つ測定範囲が狭いという問題を改善し、光電センサ距離測定システムの距離測定範囲を拡大する。

【0018】

任意選択的に、前記分圧ユニットは第１のレジスターＲ１を含み、前記電圧降下発生ユニットは第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２を含み、前記第１のレジスターＲ１の一端は１段目の増幅回路に接続され、前記第１のレジスターＲ１の他端は第１のダイオードＤ１のアノードに接続され、前記第１のダイオードＤ１のカソードは第２のダイオードＤ２のアノード及び２段目の増幅回路に接続され、前記第２のダイオードＤ２のカソードは電圧コントロールモジュール及び自動利得起動制御回路に接続される。

【0019】

上記技術案を採用することにより、回路の導通のために、第２のダイオードＤ２のカソードポイントの電圧と第１のダイオードＤ１のアノードポイントの電圧とは明確な電圧降下関係にあり、自動利得制御開始電圧をより正確に設定することに有利であり、且つ電圧コントロールモジュールと協働して直流レベル及び信号振幅に基づいて減衰後の１段目の出力信号を自己適応的に調整し、且つ減衰後の１段目の出力信号が信号振幅の増加に伴って減衰が大きくなるようにし、それにより光電変換特性を改善し、光電変換特性では、受信回路により変換された電圧値の線形セグメント勾配が小さくなり、システムの測定距離が短く且つ測定範囲が狭いという問題を改善し、光電センサ距離測定システムの距離測定範囲を拡大する。

【0020】

任意選択的に、前記自動利得起動制御回路の電圧出力端と電圧コントロールモジュール及び電圧降下コントロールモジュールの間には、電圧降下コントロールモジュールが定常状態に入る前に発生した電圧変動を補償するために用いられる補償モジュールがカップリングされる。

【0021】

上記技術案を採用することにより、補償モジュールの設置は、電圧降下コントロールモジュールが定常状態に入る前に発生した電圧変動を補償することに有利であり、電圧降下コントロールモジュールが動作し始めるとき、比較的安定した状態に入るようにし、それにより測定の精度を高める。

【0022】

任意選択的に、前記補償モジュールは、
自動利得起動制御回路の電圧出力端に接続され、分圧に用いられ且つ補償モジュールの分圧パラメータを分圧ユニットの分圧パラメータと一致させる第１の補償ユニットと、
第１の補償ユニット、電圧降下コントロールモジュール、電圧コントロールモジュールに接続され、電圧降下コントロールモジュールが定常状態に入る前に発生した電圧変動を補償するために用いられる第２の補償ユニットとを含む。

【0023】

上記技術案を採用することにより、第１の補償ユニット及び第２の補償ユニットの設置は、電圧降下コントロールモジュールが動作し始めるとき、比較的安定した状態に入ることに有利であり、それにより測定の精度を高める。

【0024】

任意選択的に、前記第１の補償ユニットは第３のレジスターＲ３を含み、前記第２の補償ユニットは第３のダイオードＤ３及び第４のダイオードＤ４を含み、前記第３のレジスターＲ３の一端は自動利得起動制御回路の電圧出力端に接続され、前記第３のレジスターＲ３の他端は第４のダイオードＤ４のアノードに接続され、前記第４のダイオードＤ４のカソードは第３のダイオードＤ３のアノードに接続され、前記第３のダイオードＤ３のカソードは第２のダイオードＤ２のカソード、電圧コントロールモジュールに接続される。

【0025】

上記技術案を採用することにより、第３のダイオードＤ３、第４のダイオードＤ４、第３のレジスターＲ３のパラメータは第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２、第１のレジスターＲ１のパラメータと一致しており、補償回路の電流は第３のダイオードＤ３及び第４のダイオードＤ４の導通に伴って徐々に上昇し、その上昇傾向は第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２による第２のダイオードＤ２のカソードポイントの電圧下降傾向と一致しており、それにより測定の精度を高める。

【0026】

任意選択的に、前記電圧コントロールモジュールは、
第２の補償ユニット及び電圧降下発生ユニットに接続され、電流に応じて第２の補償ユニットと電圧降下発生ユニットとの間の接続点の電圧を上昇させるために用いられる電圧コントロールユニットを含む。

【0027】

上記技術案を採用することにより、電圧降下発生ユニットと協働して、信号振幅の増加に伴って減衰が大きくなった減衰後の１段目の出力信号を生成することに有利であり、それにより光電変換特性をさらに改善する。

【0028】

任意選択的に、前記電圧コントロールユニットは第２のレジスターＲ２を採用し、前記第２のレジスターＲ２の一端は第２のダイオードＤ２のカソード及び第３のダイオードＤ３のカソードに接続され、前記第２のレジスターＲ２の他端は接地しており、
又は、前記電圧コントロールユニットはポテンショメーターＲＰ１を採用し、前記ポテンショメーターＲＰ１のスライダーは第２のダイオードＤ２のカソード及び第３のダイオードＤ３のカソードに接続され、前記ポテンショメーターＲＰ１の一端は第２のダイオードＤ２のカソード、第３のダイオードＤ３のカソードに接続され、前記ポテンショメーターＲＰ１の他端は接地する。

【0029】

上記技術案を採用することにより、電流に応じて速やかに第２のダイオードＤ２のカソードポイントの電圧を上昇させたり、自動利得制御開始電圧の調整を容易にしたりすることに有利である。

【0030】

第３の態様では、本願は光電センサ距離測定システムを開示し、以下の技術案を採用する。

【0031】

光電センサ距離測定システムは、上記いずれか１つの光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路を含む。

【発明の効果】

【0032】

上記技術案を採用することにより、測定範囲に応じて第１の増幅回路の直流レベル及び信号振幅を取得した後、自動利得制御開始電圧を確認して設定することができ、さらに自動利得制御を実現し、減衰後の１段目の出力信号が所定範囲内でより多くの信号振幅に対応できるようにし、同じ電圧変動範囲内で、測定範囲が大きくなり、光電変換特性を改善し、それにより、光電変換特性では、受信回路により変換された電圧値の線形セグメント勾配が小さくなり、システムの測定距離が短く且つ測定範囲が狭いという問題を改善し、光電センサ距離測定システムの距離測定範囲を拡大する。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本願の一実施例における光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法の方法のフローチャートである。

【図2】本願の一実施例における光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路の回路接続の概略図である。

【図3】本願の一実施例における光電変換特性折れ線ａ及び折れ線ｂの折れ線グラフである。

【図4】本願の一実施例における光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路の回路接続の概略図である。

【図5】本願の一実施例における光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路の回路接続の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

本願の目的、技術案及び利点をより明確にするため、以下、図面１～５及び実施例を参照し、本願についてより詳細に説明する。ここで説明されている具体的な実施例は本願を解釈するのみに用いられ、本願を限定するものではないと理解すべきである。
（実施例１）

【0035】

図１を参照すると、本願の実施例により開示される光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法は、Ｓ１００～Ｓ４００を含む。

【0036】

Ｓ１００において、光電センサ距離測定システムからの１段目の増幅回路の直流レベル及び信号振幅を取得する。

【0037】

具体的には、１段目の増幅回路は、光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路に電気的に接続され、１段目の増幅回路は、光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路に測定距離に応じて変化する信号振幅及び所定且つ一定の直流レベルを出力する。

【0038】

Ｓ２００において、自動利得制御開始電圧を決定する。

【0039】

具体的には、自動利得制御開始電圧は、１段目の増幅回路の直流レベル及び信号振幅に基づいて計算されて決定される。自動利得制御開始電圧を計算して入力するために用いられる外部システムは同時に１段目の増幅回路から出力された直流レベル及び信号振幅を取得し、続いて開ループ自動利得制御回路の回路構造及びパラメータに基づいて、異なる信号振幅に対応する自動利得制御開始電圧を計算し、且つ開ループ自動利得制御回路に入力する。

【0040】

ここで、自動利得制御開始電圧の計算ステップは、まず、１段目の増幅回路から出力された直流レベル及び信号振幅を加算し、次に、開ループ自動利得制御回路における総電圧降下を減算することである。

【0041】

Ｓ３００において、自動利得制御開始電圧に基づいて、自動利得制御の制御深さを調整し、直流レベル及び信号振幅に基づいて自動利得制御を行い、減衰後の１段目の出力信号を生成する。

【0042】

なお、減衰後の１段目の出力信号は信号振幅の増加に伴って減衰が大きくなる。

【0043】

具体的には、図２を参照すると、開ループ自動利得制御回路では、自動利得制御開始電圧はオペアンプＵ１の正極入力端に印加される電圧である。開ループ自動利得制御回路に補償モジュール３が付加されない場合、Ａ点の電圧は自動利得制御開始電圧と一致しており、当該シナリオに基づいて説明し、最遠距離測定時に検出信号が減衰せずに後段の増幅回路に到達できることを保証するために、自動利得制御開始電圧の設定は１段目の増幅回路の直流レベル及び検出された信号振幅に基づいて決定される。

【0044】

Ｓ２００における自動利得制御開始電圧の計算ステップに基づいて距離説明を行う。例えば、測定範囲が４０ｍｍ～１０００ｍｍの１つの光電センサシステムでは、その１段目の増幅回路により出力された直流レベルは１．２Ｖであり、１０００ｍｍの箇所において、１段目の増幅回路により検出された信号振幅は０．４Ｖであり、最遠距離検出時に、１段目の増幅回路により出力された総振幅は１．２Ｖ＋０．４Ｖ＝１．６Ｖであり、第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２の導通電圧が同じで、いずれも０．６Ｖであると仮定すると、第１のダイオードＤ１のカソード電圧は１．６Ｖ－０．６Ｖ＝１．０Ｖより低い必要があり、従って、自動利得制御開始電圧は１．０Ｖ－０．６Ｖ＝０．４Ｖである。

【0045】

自動利得制御を行う場合、開ループ自動利得制御回路では、１段目の増幅回路がより強い信号を出力すると、第２のダイオードＤ２及び電圧コントロールユニットを流れる電流が増加し、Ａ点の電圧が上昇し、それに伴ってＢ点の電圧も上昇し、１段目の増幅回路の出力が変わらない場合、第１のダイオードＤ１による２段目の増幅回路に入力された信号に対する減衰が大きくなる。逆に、１段目の増幅回路の出力が小さい場合、第２のダイオードＤ２及び電圧コントロールユニットを流れる電流が減少し、Ａ点及びＢ点の電圧も相対的に降下し、第１のダイオードＤ１による２段目の増幅回路に入力された信号に対する減衰が小さくなり、自動利得制御を実現する。減衰後の１段目の出力信号は即ち、自動利得制御を実現した後の２段目の増幅回路に入力された信号である。

【0046】

Ｓ４００において、減衰後の１段目の出力信号を２段目の増幅回路に伝送する。

【0047】

図３を参照すると、関連技術では、光電変換特性折れ線ａの電圧振幅の線形変動範囲内では、対応する測定距離が短く、これは当該光電変換特性折れ線ａの電圧振幅線形セグメント勾配が大きく、即ち、既知の電圧振幅変動範囲内では、電圧値に対応する測定距離が少ないからである。１段目の増幅回路により検出された信号振幅は自動利得制御によって、信号振幅の増加に伴って減衰が大きくなった減衰後の１段目の出力信号に変換され、当該信号がさらに２段目の増幅回路で増幅された後の値は所定範囲でより多くの測定距離に対応できる。例えば、関連技術では、４．８Ｖ～１．６Ｖの電圧値の範囲内で、対応する測定距離範囲は４０ｍｍ～３００ｍｍであり、本願の実施例の技術案の作用下で、光電変換特性折れ線ｂはより多くの測定距離に対応し、測定距離範囲は４０ｍｍ～１０００ｍｍに達する。

【0048】

任意選択的に、図１及び図２を参照すると、自動利得制御開始電圧を決定する前記ステップの後、さらに、
定常状態に入る前に、１段目の増幅回路出力信号に対して電圧補償を行うステップＳ２０１を含む。

【0049】

当該ステップは、ダイオードが定常状態に入っていないことによる１段目の増幅回路出力信号の振幅変動を低減させるために用いられる。

【0050】

具体的には、電源投入初期に、補償がなければ、第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２の内部抵抗値及び電圧降下の変化のために、Ａ点の電圧に高い方から低い方に降下するプロセスがあり、第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２が完全に導通されるまで安定になり、そのプロセスは約１分である。Ａ点の電圧の変化はＢ点の電圧の変化に直接影響するため、当該変化は２段目の増幅回路で増幅された後、比較的大きい電圧変動を発生し、正確な位置決めに重大な影響を与え、物体検出の誤判定を招く。補償モジュール３にアクセスした後、注意すべきものとして、第３のダイオードＤ３、第４のダイオードＤ４のパラメータは第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２のパラメータと一致している。第３のレジスターＲ３のパラメータは第１のレジスターＲ１のパラメータと一致している。従って、補償モジュール３の電流は第３のダイオードＤ３、第４のダイオードＤ４の導通に伴って徐々に上昇し、その上昇傾向は第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２によるＡ点の電圧の下降傾向と一致しており、当該電流が電圧コントロールユニットで発生した電圧は、第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２が安定になるまで、第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２の導通プロセスによるＡ点の電圧降下を補償し、さらにプロセスではＡ点の電圧を安定化し、それによりＢ点の電圧を安定化するために用いられる。

【0051】

実施例１の実施原理は次のとおりであり、Ａ点の電圧が決定した後、Ｂ点の電圧は、Ａ点の電圧に第２のダイオードＤ２の電圧降下を加えたものとなる。しかしながら、１段目の増幅回路の出力信号は、Ｂ点の電圧に第１のダイオードＤ１の電圧降下を加えたものより大きい場合にのみ、２段目の増幅回路に出力されることができる。１段目の増幅回路の出力信号振幅の高低によりＡ点の電圧の高低を制御することにより、当該増幅回路の利得制御が自動的に実現される。
（実施例２）

【0052】

図４を参照すると、本願の実施例は光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路を開示する。光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路は、１段目の増幅回路に接続され、１段目の増幅回路からの直流レベル及び信号振幅を受信するために用いられるアクセス端と、２段目の増幅回路に接続され、減衰後の１段目の出力信号を２段目の増幅回路に伝送するために用いられる出力端と、接地する接地端とを含むコントロール回路１と、自動利得制御開始電圧にアクセスするために用いられる電圧入力端と、コントロール回路１に接続され、コントロール回路１に電圧を出力するために用いられる電圧出力端とを含む自動利得起動制御回路２とを含む。

【0053】

任意選択的に、自動利得起動制御回路２は、コントロール回路１に接続され、自動利得制御開始電圧を入力するために用いられる自動利得起動制御ユニットを含む。

【0054】

任意選択的に、コントロール回路１は、１段目の増幅回路、自動利得起動制御回路２、及び２段目の増幅回路に接続され、アクセス端と、出力端と電圧出力端との間に電圧値で対応する電圧降下関係を確立させるために用いられる電圧降下コントロールモジュール１１と、自動利得起動制御回路２及び電圧降下コントロールモジュール１１に接続され、電流に応じて電圧出力端の電圧をコントロールし、自動利得制御開始電圧を設定するために用いられる電圧コントロールモジュール１２とを含む。

【0055】

任意選択的に、電圧降下コントロールモジュール１１は、１段目の増幅回路に接続され、回路保護や分圧を実現するために用いられる分圧ユニット１１１と、分圧ユニット１１１、電圧コントロールモジュール１２及び自動利得起動制御回路２に接続され、アクセス端と、出力端と電圧出力端との間に電圧値で対応する電圧降下関係を確立させるために用いられる電圧降下発生ユニット１１２とを含む。

【0056】

任意選択的に、電圧コントロールモジュール１２は、第２の補償ユニット３２及び電圧降下発生ユニット１１２に接続され、電流に応じて第２の補償ユニット３２と電圧降下発生ユニット１１２との間の接続点の電圧を上昇させるために用いられる電圧コントロールユニットを含む。

【0057】

本実施例では、分圧ユニット１１１は第１のレジスターＲ１を含み、電圧降下発生ユニット１１２は第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２を含み、第１のレジスターＲ１の一端は１段目の増幅回路に接続され、第１のレジスターＲ１の他端は第１のダイオードＤ１のアノードに接続され、第１のダイオードＤ１のカソードは第２のダイオードＤ２のアノード及び２段目の増幅回路に接続され、第２のダイオードＤ２のカソードは電圧コントロールユニット、自動利得起動制御回路２に接続される。

【0058】

本実施例では、自動利得起動制御回路２はオペアンプＵ１を含み、電圧コントロールユニットは第２のレジスターＲ２を含む。ここで、オペアンプＵ１の出力端は第２のレジスターＲ２及び第２のダイオードＤ２のカソードに接続され、オペアンプＵ１の負極入力端はオペアンプＵ１の出力端に接続され、オペアンプＵ１の正極の入力端は自動利得制御開始電圧にアクセスするために用いられる。第２のレジスターＲ２の一端は接地しており、第２のレジスターＲ２の他端は第２のダイオードＤ２のカソードに接続される。
（実施例３）

【0059】

図２を参照すると、本実施例と実施例２との異なる点は次のとおりであり、自動利得起動制御回路２の電圧出力端と電圧コントロールモジュール１２、電圧降下コントロールモジュール１１との間には、電圧降下コントロールモジュール１１が定常状態に入る前に発生した電圧変動を補償するために用いられる補償モジュール３がカップリングされる。

【0060】

具体的には、第２のレジスターＲ２と第２のダイオードＤ２のカソードとの接続点とオペアンプＵ１の出力端との間には補償モジュール３が電気的に接続される。

【0061】

任意選択的に、補償モジュール３は、自動利得起動制御回路２の電圧出力端に接続され、分圧に用いられ且つ補償モジュール３の分圧パラメータを分圧ユニット１１１の分圧パラメータと一致させる第１の補償ユニット３１と、第１の補償ユニット３１、電圧降下コントロールモジュール１１及び電圧コントロールモジュール１２に接続され、電圧降下コントロールモジュール１１が定常状態に入る前に発生した電圧変動を補償するために用いられる第２の補償ユニット３２とを含む。

【0062】

本実施例では、第１の補償ユニット３１は第３のレジスターＲ３を含み、第２の補償ユニット３２は第３のダイオードＤ３及び第４のダイオードＤ４を含み、第３のレジスターＲ３の一端はオペアンプＵ１の出力端及びオペアンプＵ１の負極入力端に接続され、第３のレジスターＲ３の他端は第４のダイオードＤ４のアノードに接続され、第４のダイオードＤ４のカソードは第３のダイオードＤ３のアノードに接続され、第３のダイオードＤ３のカソードは第２のダイオードＤ２のカソード、第２のレジスターＲ２の地から離れた一端に接続される。第３のダイオードＤ３、第４のダイオードＤ４のパラメータは第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２のパラメータと一致しており、第３のレジスターＲ３のパラメータは第１のレジスターＲ１のパラメータと一致しており、補償回路の電流は第３のダイオードＤ３及び第４のダイオードＤ４の導通に伴って徐々に上昇し、その上昇傾向は第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２による第２のダイオードＤ２のカソードポイントの電圧下降傾向と一致している。
（実施例４）

【0063】

図５を参照すると、本実施例と実施例３との異なる点は次のとおりであり、電圧コントロールユニットはポテンショメーターＲＰ１を採用し、ポテンショメーターＲＰ１のスライダーは第２のダイオードＤ２のカソード及び第３のダイオードＤ３のカソードに接続され、ポテンショメーターＲＰ１の一端は第２のダイオードＤ２のカソード及び第３のダイオードＤ３のカソードに接続され、ポテンショメーターＲＰ１の他端は接地する。
（実施例５）

【0064】

本願の実施例は光電センサ距離測定システムを開示する。光電センサ距離測定システムは、上記いずれか１つの光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御回路を含み、及び上記光電センサ距離測定システムに用いられる開ループ自動利得制御方法を応用する。

【0065】

当業者であれば、説明の便宜及び簡潔さのために、上述の各機能ユニット、モジュールの分割で例示的に説明しているだけであり、実際の応用では、上述の機能は必要に応じて異なる機能ユニット、モジュールで実行されてもよく、即ち、装置の内部構造を異なる機能ユニット又はモジュールに分割して、上述の機能の全部又は一部を実行してもよいことが明らかであろう。

【0066】

以上はいずれも本願の好ましい実施例であり、本願の保護範囲を限定するものではなく、従って、本願の構造、形状、原理に基づいて行われる等価な変化は、いずれも本願の保護範囲内に含まれるべきである。

【符号の説明】

【0067】

１...コントロール回路、１１...電圧降下コントロールモジュール、１１１...分圧ユニット、１１２...電圧降下発生ユニット、１２...電圧コントロールモジュール、２...自動利得起動制御回路、３...補償モジュール、３１...第１の補償ユニット、３２...第２の補償ユニット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】