模拟电子技术课程设计任务书 红外线接近开关的设计与制作

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1、红外线接近开关1、课题简介本电路的设计是根据生活中的需要而设计出来的一种计数器。它适用于工厂生产流水线的计数和产品的包装等方面，具有成本低、灵敏度高和制作简单等优点。该模拟计数器用于工厂流水线计数打包，马达的转动表示传送带传送物体通过红外线，在数码管上计数。当所需打包的物品计满6个时，传送带停止传送并发出打包信息。2秒后，打包完成，传送恢复工作，计数器重新计数，如此循环。电路主要是通过输入4节干电池（4*1.5=6v）的直流电压来对各个小模块进行供电。由红外线传感器检测产生模拟信号，通过NE567构成施密特触发器对传感器模拟信号进行波

2、形整形，信号进入CD40110进行计数、译码、驱动数码管，最终通过数码管显示出来；打包信号……1、总体方案a一个用于生产流水线对产品计数包装的红外接近开关，产品个数由LED数码显示，当产品数满6个时，输出信号驱动包装机械（实验中用指示灯点亮2秒代替）。b检测距离：不小于20cmc计数方式：十进制加计数，七段数码管显示产品个数d输出延迟时间：2秒，点亮指示灯表示包装机械工作2、设计原理框图采用主动式红外线发射与接受的感应方式110红外线发射：为了避免环境中红外线的干扰，通常采用40kHz脉冲调制的方式发射红外线，因此必须具备一个40kH

3、z的振荡器，用振荡器输出的脉冲信号去调制红外线发射电路。红外线接收：采用光电三极管将红外线信号转换成电信号。当待包装产品进入感应区时反射的红外线被光电管接收到，并输出电信号。放大：接收到的电信号幅度很小，必须进行放大。滤波：接收到的信号中包含了环境光和其他干扰成分，通过40kHz带通滤波器可以将这些干扰信号滤除。整形：整形电路的作用是将接收到的反映红外线信号的脉冲波形变成单个方波脉冲，用于开关的控制。计数：对接收到产品反射红外线产生的脉冲进行计数，可采用集成计数器用反馈复位法等措施构成所需的N进制计数器。译码：将计数器输出的8421B

4、CD码转换成驱动七段LED数码管的笔划信号。延时电路：延时电路一般采用单稳态触发器，可以在触发信号的作用下输出一个一定宽度的有效电平，输出信号的宽度取决于单稳态电路中RC元件的取值，可以根据所需延迟时间2秒计算这些元件的参数。驱动电路：由于负载的工作电压高驱动电流大，因此需要设计相应的驱动电路。1、单元电路设计1——基于NE567红外线调制发射电路采用锁相环电路设计红外发射与接收电路锁相环是一种能检测输入信号相位变化并自动跟踪其中心频率电路，其工作原理相对比较复杂，本设计可选用NE567主要特点：中心频率可通过外接阻容元件确定，稳定性

5、高，频率范围宽（0.1Hz～500kHz），带宽可独立控制，通带外信号和噪声衰减率高，输出端具有100mA电流吸入能力，双列直插DIP8脚封装，内部框图如所示，各引脚功能如下：引脚1:接输出滤波电容C3110引脚2:接低通滤波电容器C2引脚3:信号输入端引脚4:电源正端引脚5:定时电阻R1，可输出频率为f0的方波引脚6:定时电阻R1,电容C1引脚7:电源负端（接地）引脚8:信号输出端信号从NE567第3脚输入，同时送入相位检测器及90°相移检测器。相位检测器的输出经低通滤波和放大后作为振荡器的频率控制信号。压控振荡器的输出同时作为相位

6、检测其和90°相移检测器的输入，从而构成锁相环。在无输入信号的情况下，由电流控制振荡器产生自由振荡，振荡频率即为中心频率f0，在门限电压（典型值为200mV有效值）以上的输入信号，若频率落在带宽范围内，则第8脚输出低电平，典型应用电路如图2（b）所示。由于NE567内部有一个多谐振荡器，所以如果我们用频率为f0的该振荡器的输出信号去驱动红外发射管发光，那么红外接收器收到的信号频率就是567的中心频率，将该信号放大后再送回到567的第3脚，，其频率必定与567的中心频率相等，567将成功将其锁定，并在第8脚产生一个有效信号。根据这样的设

7、想；电路设计为两个部分：567用于产生约40kHz的振荡信号，在第5脚输出，经两个NPN三极管构成的电流放大电路驱动，使红外发光管按这个频率发出红外光；由于发出的红外光是脉冲形式，在占空比较小的情况下，允许流过红外发射管的电流大于其平均整流电流，这里可取100mA2——基于uA741红外线接收放大电路接收部分用光电二极管或三极管作为传感器，并按反射接收方式与红外发射管安装于同一侧。当移动物体接近时，发射管发射的红外被反射，光电管接收到此反射光后转换为与调制频率相同的电信号，并经运放741放大到50mV以上的信号电压，该电压送567第3

8、脚鉴相，由于其频率恒等于567的振荡频率，所以567的第8脚输出一个低电平。3——基于CD40110的计数显示电路计数器采用包含可逆计数器、显示译码器和LED驱动电路的集成电路CD40110，电路更紧凑，但由于其输出为七