專利名稱：距離檢測感應裝置的制作方法
距離檢測感應裝置
技術領域：
本發(fā)明有關一種紅外感應裝置，尤其是指應用于自動感應水龍頭、自動
沖水小便斗等衛(wèi)浴自動化領域內(nèi)的距離檢測感應裝置(PSD， Position Sensitive Detector )。
背景技術：
紅外感應器已經(jīng)廣泛應用于自動水龍頭、自動沖水小便斗、抽水馬桶沖 洗設備、噴射熱水的馬桶坐團、手干燥器和裝有熱風風扇的抽水馬桶等衛(wèi)生 設備中。
傳統(tǒng)的紅外感應器大部分采用主動式紅外感應方式，即紅外發(fā)射器發(fā)射 一定波長的紅外線，經(jīng)人體反射后，通過紅外接收器接收后，判斷該反射信 號強度，來實現(xiàn)自動感應判斷。然而， 一些對紅外線反射率低的物質(如黑 色衣服、頭發(fā)等)，就很難實現(xiàn)自動感應判斷。紅外發(fā)射器的紅外光經(jīng)過該些 物質反射后，只有極少數(shù)的紅外光線被紅外接收器接收。由于反射信號的強 度不夠，而導致感應器無法判斷是否有目標物存在，因而導致感應失靈。
為了解決上述傳統(tǒng)紅外感應潔具感應失靈的問題，將距離檢測感應裝置 (PSD)引入衛(wèi)浴自動化領域內(nèi)。如圖9所示，PSD傳感器是一種對入射光位 置敏感的光電器件。即當入射光照在器件感光面的不同位置時，PSD將輸出 不同的電信號。PSD傳感器是利用三角測量原理，能夠精確測量距離的特點 來實現(xiàn)的自動感應判斷。如圖9所示，光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡L1聚焦后投向待 測體的表面。反射光由透鏡L2聚焦到一維PSD上，形成一個光點。若透鏡 Ll與L2間的中心距離為b，透鏡L2到PSD表面之間的距離(即透鏡L2的焦 距)為f，聚焦在PSD表面的光點距離透鏡L2中心的距離為x，則根據(jù)相似 三角形PAB和BCD的性質，可得出待測距離DIS為DIS = bf/x。因此，只要
測出PSD的光點位置坐標x的值，即可測出待測體的距離。
當檢測到待測體的距離位于預先設定的范圍內(nèi)時，距離檢測感應裝置控 制衛(wèi)生潔具的進行出水、沖水等工作狀態(tài).由于距離檢測感應裝置判斷目標 物與距離檢測感應裝置的距離來實現(xiàn)自動感應的目的，而不是判斷發(fā)射信號 的強度，從而可有效解決傳統(tǒng)紅外感應所存在"因反射信號的強度不夠而導 致感應失靈"的缺陷，
然而，利用該距離檢測感應裝置，容易受紅外發(fā)射光線光牽的影響，從 而產(chǎn)生影響檢測精度等問題.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高檢測精度的距離檢測感應裝置，
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的 一種距離檢測感應裝置，包 括殼體、聚焦用透鏡、安裝有若干電子元器件的電路板以及發(fā)射紅外光線 的發(fā)射裝置和接收感應紅外反射光線的接收裝置。其中殼體包括主體部以及 位于主體部頂面上的兩圓形開孔.透鏡包括設置于殼體開孔位置處的發(fā)射透 鏡和接收透鏡.電路板安裝于殼體主體部內(nèi)，設有若干電子元器件，對信號 進行處理；發(fā)射裝置為紅外發(fā)光二極管，安裝在電路板上，發(fā)射紅外光線到 發(fā)射透鏡.接收裝置為距離檢測感應模塊，安裝在電路板上，感應從接收透 鏡聚焦下來的反射光線.距離檢測感應裝置還包括一安裝在發(fā)射透鏡與發(fā)射 裝置之間的發(fā)射光線導引裝置，其包括位于發(fā)射透鏡位置處的大圃孔以及位 于發(fā)射裝置的發(fā)射管芯位置處的小圓孔，其中所述小圓孔與大圓孔形成一錐 形的紅外光發(fā)射通道。
進一步地，小圓孔比發(fā)射管芯的發(fā)光面小.
進一步地，發(fā)射光線導引裝置還包括收容發(fā)射裝置的收容部，該收容部 與小圓孔貫通。
進一步地，距離檢測感應裝置還包括顯示工作狀態(tài)或異常情況的指示燈， 該指示燈安裝在電路板上并位于發(fā)射裝置附近.
進一步地，所述發(fā)射光線導引裝置對應設置一指示燈顯示孔.
進一步地，距離檢測感應裝置還包括一安裝于接收透鏡與接收裝置之間 的密封件。
進一步地，距離檢測感應裝置還包括一通過螺釘固定在殼體上的排線整 理裝置。
進一步地，距離檢測感應裝置還包括遮蔽罩，安裝于發(fā)射裝置與接收裝 置的周圍，防止電磁干擾。
進一步地，遮蔽革分為相互焊接的第一、第二遮蔽革，其中第一遮蔽罩 通過螺釘與殼體固定并與電路板接觸而實現(xiàn)接地，而第二遮蔽革通過卡扣結 構與殼體固定的，所述發(fā)射和接收裝置被安裝于遮蔽罩與電路板之間。
進一步地，透鏡與殼體通過注塑成型的方式安裝在一起。
進一步地，殼體為導電材料制成.
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明距離檢測感應裝置具有較高的檢測精度，提高 整機感應性能。


圖la是本發(fā)明距離檢測感應裝置的立體視圖.
圖lb是本發(fā)明距離檢測感應裝置另一角度立體視圖。
圖2是本發(fā)明距離檢測感應裝置的分解示意圖*
圖3是本發(fā)明距離檢測感應裝置另一角度的分解示意圖。
圖4a是本發(fā)明距離檢測感應裝置部分立體組裝圖。
圖4b是圖4a另一角度視圖。
圖4c是4b所示結構的分解示意圖.
圖5是本發(fā)明距離檢測感應裝置的殼體視圖. 圖6是本發(fā)明距離檢測感應裝置的發(fā)射定位支架視圖. 圖7a是本發(fā)明距離檢測感應裝置的接收裝置及其定位支架分解視圖。 圖7b是圖7a另一角度視圖。 圖8是困la沿A-A線的剖面視圖。 圖9是現(xiàn)有技術距離檢測感應裝置工作原理圖。
具體實施方式
下面參照附圖具體介紹本發(fā)明的各種實施例，圖中相同的結構或功能用 相同的數(shù)字標出。應該指出的是，附圖的目的只是便于對本發(fā)明具體實施例 的說明，不是一種多余的敘迷或是對本發(fā)明范圍的限制，此外，附圖沒有必 要按比例畫出。
如圖1至圖7所示，本發(fā)明距離檢測感應裝置100，主要安裝于各類自 動化的衛(wèi)浴設備中，如感應小便斗、感應便器以及感應水龍頭等.
本發(fā)明距離檢測感應裝置100主要包括殼體l、聚焦用透鏡2、設置有 若干電子元器件的電路板3、發(fā)射紅外光線的發(fā)射裝置4、接收反射光線并感 應的接收裝置5以及起到電磁屏蔽功能的遮蔽罩6.
其中，發(fā)射裝置4與接收裝置5安裝于電路板3同一側上，在本發(fā)明所 示的實施方式中，發(fā)射裝置4與接收裝置5通過焊腳焊接到電路板3上.透 鏡2固定在殼體1上，包括將紅外發(fā)射光線聚焦發(fā)射出去的發(fā)射透鏡21和將 反射光線聚焦照射到接收裝置5的接收透鏡22.
由于距離檢測感應裝置100對發(fā)射裝置4和接收裝置5之間的位置以及 發(fā)射裝置4與接收裝置5與透鏡2的位置需要具備一定的精度，因此，進一 步，本發(fā)明距離檢測感應裝置100還包括固定發(fā)射裝置4的定位支架7、固 定接收裝置5的定位支架8.所述發(fā)射和接收定位支架7、 8收容發(fā)射裝置4
與接收裝置5，并通過與殼體1配合定位，從而保證發(fā)射裝置4與接收裝置5 的位置精度。
另外，遮蔽罩6遮蔽在安裝有發(fā)射裝置4和接收裝置5的那一側電路板 外圍，以防止周圍環(huán)境對發(fā)射裝置4和接收裝置5的電磁干擾(EMI).
其中，殼體1包括縱長型的主體部10以及設于主體部IO頂面的第一、 第二圓形開孔ll、 12,所述透鏡2、設置有若干電子元器件的電路板3、發(fā) 射裝置4、接收裝置5及遮蔽罩6都位于殼體1主體部10內(nèi).對應的，透鏡 2的發(fā)射透鏡21與接收透鏡22分別安裝于所述第一、第二圓形開孔ll、 12 內(nèi)。所述殼體l由絕緣材料(如普通塑料等)制成，誠然在本發(fā)明另一優(yōu)選 的實施方式中，殼體l可以是導電材料(如金屬或導電塑料等)制成，以達 到理想的防電磁千擾效果。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，透鏡2的發(fā)射透鏡21以及接收透鏡22通 過注塑成型安裝于殼體l的第一、第二圓形開孔ll、 12內(nèi).具體來講，透鏡 2與殼體1的安裝方式為兩次注塑而成，即先將透鏡2注塑成型，而后將注 塑成型后的透鏡2放入殼體1的模具中與殼體l一體注塑而成.采用注塑成 型的方式，不但解決了透鏡2與外殼1之間的密封問題，而且還可保證透鏡 2中心與外殼1上的相對位置精確，其中，所述發(fā)射與接收透鏡21、 22的下 部做成兩個圓柱形，以利于在與殼體l注塑成型的過程中保證定位精度.特 別的，發(fā)射透鏡21以及接收透鏡22之間通過連接部23連接.以往的設計過 程中，發(fā)射透鏡21與接收透鏡22是單獨設置的，但是發(fā)射透鏡21與接收透 鏡22之間，透銑2與發(fā)射裝置4、接收裝置5之間存在一定的精度要求，單 獨設置的設計不容易精確控制位置，顯然較難滿足精度的要求.因此，通過 將發(fā)射透鏡21與接收透鏡22通過一連接部23連接，作為一個整體安裝，可 保證定位精度*更進一步的，該連接部23還具有至少一彎折部，可防止發(fā)射 光線直接沿著連接部23從發(fā)射透鏡21傳導到接收透鏡22，發(fā)生不必要的內(nèi) 部光反射和折射的現(xiàn)象，從而影響PSD的檢測精度*在圖2和圖3所示的實 施方式中，該連接部為經(jīng)過多次彎折而成，大致呈Z形.從成本與效果綜合 考慮，這樣設計，光線從發(fā)射透鏡21要到達接收透鏡22，需要經(jīng)過兩次反
射，光路更加復雜，從而可以更加有效的防止發(fā)射光線直接從發(fā)射透鏡21 進入接收透鏡22。誠然，該彎折部也可根據(jù)實際應用情況增加或減少.在本 發(fā)明另 一實施方式中，所述透鏡2與殼體1之間也可采用裝配組裝的安裝方 式.
其中，電路板3集成有若干電子元器件，正對發(fā)射透鏡21以及接收透鏡 22設有第一通孔31與第二通孔32.其中第一通孔31容許發(fā)射定位支架7 穿過。電路板3對信號進行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給主控制器，從而 進一步控制衛(wèi)浴設備(未圖示).
其中，發(fā)射裝置4為紅外發(fā)光二極管(IRLED)，安裝于電路板3上，且 位于電路板3的下側面(如圖2、 3所示，電路板3面向透鏡2的一面為上側 面，另一面則為電路板3的下側面).發(fā)射裝置4的一邊還設有用以起指示作 用的指示燈41，為反應距離檢測感應裝置100工作狀態(tài)或如電池電量不足等 異常情況的指示窗口。
其中，接收裝置5為距離檢測感應模塊(PSD Sensing Module),安裝于 電路板3上，且也位于電路板3的下側面。
其中，遮蔽罩6通過螺釘101、 102安裝在殼體1底部，將發(fā)射裝置4、 接收裝置5遮蔽起來，包括笫一遮蔽罩61與第二遮蔽軍62.其中第一遮蔽 罩61先與殼體1固定并通過螺釘101、 102與電路板3的接地線路接觸而實 現(xiàn)接地.而第二遮蔽罩62則通過卡扣的形式固定在殼體1上，而與第一遮蔽 罩61焊接接觸并實現(xiàn)接地.這樣設置，可以防止單獨設置一整塊遮蔽罩而不 利于安裝固定。
其中，發(fā)射定位支架7與殼體1安裝，包括位于支架頂端且與發(fā)射透鏡 21配合的大圓孔71以及位于支架底端用以收容發(fā)射裝置4的收容部72。該 大圓孔71的直徑與發(fā)射透鏡21的發(fā)射面大致相當.所迷發(fā)射定位支架7兩 側還延伸設有支撐柱73，以將定位支架7抵接在電路板3上，使得電路板3 給予定位支架7足夠的支撐力，防止定位支架7在安裝過程中掉出殼體1等 問題的發(fā)生。特別的，發(fā)射定位支架7還包括位于支架兩側的方形凸臺74，
該方形凸臺74與殼體1內(nèi)部頂面上的定位槽13配合，以將發(fā)射定位支架7 與殼體1定位.誠然，該方形凸臺74也可以是安裝在發(fā)射定位支架7其他位 置上的其他形狀，如圓柱形凸臺.所述發(fā)射定位支架7的收容部72從電路板 3的上方穿過電路板3的第一通孔31,在電路板3的下側面將發(fā)射裝置4收 容定位。所述發(fā)射裝置4的焊接腳通過收容部72兩側的缺口 (未標號)伸出 彎折后與電路板3焊接連接.該發(fā)射定位支架7為絕緣材料制成，當然也可 以是導電材料制成。當其用導電材料制成時，可以作為防電磁干擾的遮蔽體。
如圖6所示，發(fā)射定位支架7還包括靠近發(fā)射裝置4收容部72的小圓孔 75以及指示燈41的指示燈顯示孔76.如圖8所示，發(fā)射小圓孔75和大圓孔 71形成錐形紅外光發(fā)射通道，這樣設置可使得光線從發(fā)射裝置4的管芯通過 小圓孔75射出、通過大圓孔71后經(jīng)過發(fā)射透鏡21聚焦后射出。從而可以保 證發(fā)射光線不會射到殼體l內(nèi)的其他區(qū)域，影響效率以及產(chǎn)生光干擾，更不 會通過內(nèi)部光的反射及折射到接收裝置5上而影響檢測效果.同時，由于發(fā) 射裝置的管芯較大導致發(fā)出的光有很大的光暈.這對于要求精確信號的接收 裝置來說是非常不利的一個因素，會影響檢測感應的結果。在本實施方式中， 收容在收容部72內(nèi)的發(fā)射裝置管芯發(fā)出的紅外光線，只通過小圓孔75向外 發(fā)射。小圓孔75比發(fā)射裝置的發(fā)光面小，不需要的部分被擋住.這樣設置， 同樣可有效減少光暈對檢測信號的影響，可以使檢測精度更高.此時的發(fā)射 定位支架7充當發(fā)射光線導引裝置，
結合如圖7a、圖7b所示，接收定位支架8包括安裝到殼體上的橫梁81 以及與橫梁81連接在一起收容接收裝置5的收容部82.收容部82有容納接 收裝置5的收容空間821.且收容部82的頂面設有長方形開口 820與電路板 第二通孔32對齊，以利于接收光線進入接收裝置5的接收面上。收容部82 為橫梁81的中部水平延伸而成，可以讓接收裝置5的焊接腳很方便的從收容 部82的兩側的缺口 (未標號)伸出并利于焊接，同時，橫梁81的兩自由端 與殼體1主體部10兩側壁上的定位凹槽14卡持配合，以起到有效定位的目 的。
本發(fā)明距離檢測感應裝置100還包括一排線整理裝置9,該裝置9可將
電路板3上的線(未圖示)有效整理并通過螺釘103被固定在殼體1內(nèi)。
本發(fā)明距離檢測感應裝置100還包括位于透鏡2與電路板3之間，起密 封作用的密封件104.該密封件104 —方面可防止環(huán)氧進入接收裝置5內(nèi)， 如通過第二通孔32進入到接收裝置5內(nèi)；另一方面也可防止干擾光線進入到 殼體1或進入到接收裝置5內(nèi).在本實施方式中，該密封件104為硅橡膠制 成，當然也可以是其他密封材料制成.誠然，在條件允許的情況下，發(fā)射透 鏡21與發(fā)射裝置4之間也可設置類似的密封件結構。
結合圖8所示，由于電路板3上開設的第一、第二通孔31、 32，發(fā)射裝 置4的紅外發(fā)射光線通過第一通孔31射向發(fā)射透鏡21.發(fā)射透鏡21聚焦紅 外發(fā)射光線到目標區(qū)域，當有人體或移動目標物進入該目標區(qū)域內(nèi)時，紅外 光線被反射。而接收透鏡22則接收該反射紅外光線，并聚焦后將接收到的反 射光線通過第二通孔32照射到接收裝置5上，而接收裝置5則根據(jù)PSD的三 角測量原理，測算出目標物的距離，最終控制衛(wèi)浴設備.這樣設置，使得發(fā) 射裝置4和接收裝置5可以安裝在電路板3的下側面(即電路板3向著透鏡 2的一面為上側面，而電路板3另外一面為下側面)。由于本發(fā)明距離檢測感 應裝置100透鏡2需要的焦距一定，因此這樣設置可以充分利用電路板3的 厚度來作為焦距的一部分.同時，由于電路板3上需要設置其他電子元器件， 將發(fā)射裝置4與接收裝置5安裝在電子元器件之間，能充分利用殼體1內(nèi)部 以及電路板3上、下兩側面的空間.綜上所述，這樣設置可以降低整個距離 檢測感應裝置IOO的高度、減小體積.
另外，發(fā)射裝置4和接收裝置5安裝后位于電路板3 (也可起到屏蔽效 果)與遮蔽軍6之間，可以有效屏蔽外部的千擾.
本發(fā)明距離檢測感應裝置100的發(fā)射裝置4和接收裝置5通過定位支架 7、 8固定，確保發(fā)射裝置4和接收裝置5的位置精度。該定位支架7、 8通 過與殼體1配合固定而可保證發(fā)射裝置4和接收裝置5與殼體1的相對位置。 將發(fā)射裝置4和接收裝置5安裝至定位支架7、8相應的收容部后再進行焊接 固定，而可保證其位置精度不受安裝的影響，從而可以有效防止將發(fā)射裝置 4和接收裝置5焊接在電路板3上，因為安裝工藝等問題而導致安裝精度不
夠，距離檢測感應裝置IOO效果不理想，甚至失效的缺點。
另外，本發(fā)明距離檢測感應裝置ioo生產(chǎn)成本較低，利于普及應用.
雖然上面已經(jīng)揭示了本發(fā)明的具體實施方式
，但是它們不是本發(fā)明范圍 的局限，熟知本技術領域的人員對以上所述具體實施的修改和變化也包含在 本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權利要求
1. 一種距離檢測感應裝置，包括殼體、聚焦用透鏡、安裝有若干電子元器件的電路板以及發(fā)射紅外光線的發(fā)射裝置和接收感應紅外反射光線的接收裝置，其中殼體包括主體部以及位于主體部頂面上的兩圓形開孔；透鏡包括設置于殼體開孔位置處的發(fā)射透鏡和接收透鏡；電路板安裝于殼體主體部內(nèi)，設有若干電子元器件，對信號進行處理；發(fā)射裝置為紅外發(fā)光二極管，安裝在電路板上，發(fā)射紅外光線到發(fā)射透鏡；接收裝置為距離檢測感應模塊，安裝在電路板上，感應從接收透鏡聚焦下來的反射光線；其特征在于距離檢測感應裝置還包括一安裝在發(fā)射透鏡與發(fā)射裝置之間的發(fā)射光線導引裝置，其包括位于發(fā)射透鏡位置處的大圓孔以及位于發(fā)射裝置的發(fā)射管芯位置處的小圓孔，其中所述小圓孔與大圓孔形成一錐形的紅外光發(fā)射通道。
2. 如權利要求1所述的距離檢測感應裝置，其特征在于小圓孔比發(fā)射管芯的發(fā)光面小。
3. 如權利要求1或2所述的距離檢測感應裝置，其特征在于發(fā)射光線 導引裝置還包括收容發(fā)射裝置的收容部，該收容部與小圓孔貫通。
4. 如權利要求1或2所述的距離檢測感應裝置，其特征在于距離檢 測感應裝置還包括顯示工作狀態(tài)或異常情況的指示燈，該指示燈安裝在電路 板上并位于發(fā)射裝置附近.
5. 如權利要求3所述的距離檢測感應裝置，其特征在于所述發(fā)射光線 導引裝置對應設置一指示燈顯示孔。
6. 如權利要求1或2所述的距離檢測感應裝置，其特征在于距離檢測 感應裝置還包括一安裝于接收透鏡與接收裝置之間的密封件。
7. 如權利要求1或2所述的距離檢測感應裝置，其特征在于距離檢 測感應裝置還包括一通過螺釘固定在殼體上的排線整理裝置.
8. 如權利要求1或2所述的距離檢測感應裝置，其特征在于距離檢測 感應裝置還包括遮蔽罩，安裝于發(fā)射裝置與接收裝置的周圍，防止電磁千擾,
9. 如權利要求8所述的距離檢測感應裝置，其特征在于遮蔽革分為相 互焊接的第一、第二遮蔽罩，其中第一遮蔽軍通過螺釘與殼體固定并與電路 板接觸而實現(xiàn)接地，而第二遮蔽革通過卡扣結構與殼體固定的，所述發(fā)射和 接收裝置被安裝于遮蔽軍與電路板之間.
10. 如權利要求1或2所述的距離檢測感應裝置，其特征在于透銑與 殼體通過注塑成型的方式安裝在一起.
11. 如權利要求1或2所述的距離檢測感應裝置，其特征在于殼體為 導電材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種距離檢測感應裝置，包括殼體、聚焦用透鏡、安裝有若干電子元器件的電路板以及發(fā)射紅外光線的發(fā)射裝置和接收感應紅外反射光線的接收裝置。其中殼體包括主體部以及位于主體部頂面上的兩圓形開孔。透鏡包括設置于殼體開孔位置處的發(fā)射透鏡和接收透鏡。電路板安裝于殼體主體部內(nèi)；發(fā)射裝置為紅外發(fā)光二極管，發(fā)射紅外光線到發(fā)射透鏡。接收裝置為距離檢測感應模塊，感應從接收透鏡聚焦下來的反射光線。距離檢測感應裝置還包括-安裝在發(fā)射透鏡與發(fā)射裝置之間的發(fā)射光線導引裝置，其包括位于發(fā)射裝置的發(fā)射管芯位置處的小圓孔。本發(fā)明具有較高的檢測精度，提高整機感應性能。
文檔編號G01C3/00GK101387514SQ200810042138
公開日2009年3月18日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權日2008年8月28日
發(fā)明者湯喬梅, 陳國峰 申請人:上海科勒電子科技有限公司