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1、啤酒生产线自动计数装置设计院系:物理系专业:电子信息科学与技术学生姓名：学号：时间：2012年4月22日摘要:该计数器的设计以光电断路器作为最基本的发射和接收电路,通过光电信号的转换,将得到的最基本的脉冲信号,随后通过整形电路将所得的脉冲信号进行整合,消除因外界影响而带来的计数误差,设计中,整形电路采用了用555定时器构成的施密特触发器对有滚光电断路器得到的最基本的脉冲信号进行整形,并且将其规范化为规则的矩形脉冲,在整形过程中主要运用物理消抖的方法,防止物体在传送过程中因物体抖动而产生的误计数问题.其特点是思路简单,清晰
2、,成本低,便于操作和实施。目录1系统设计1.1方案确定1.2设计意义与优点1.3设计思路1.4设计框图2硬件系统设计2.1信号采集模块2.2信号整形模块2.3信号技术模块3系统组装与调试4结论谢词参考文献附录引言现代化的生产越爱越讲求高效,在最短的时间内以最少的人力和物力.财力去实现最大的利益化,也越来越成为商家不言而喻的选择,因此,流水化的生产线适应于时代的潮流应运而生,而对流水线上通过的各个物体的检测的机器化也成为一种必然.而基于光电信号之间状环的电路,则广泛应用于制动控制,宇航等各个领域.其中,光电断路器是将电信号
3、转换为光信号的发光元件,与蒋光信号变换为电信号的受光元件组合成一体化结构的光敏传感器.主要用于检测发光与受光元件之间通过的物体.通过物体通过前后受光元件所接收到的光线好的强弱的不同而产生的不同的电压信号.将该基本电压信号通过检波,整形,计数,由LED显示其通过的物体个数的多少,从而实现了无人参与,制动计数的功能.1系统设计由课设要求可知,该电路除去实现最基本的信号发生和接收外,还需克服外界干扰光的影响,瓶子抖动带来的误动作,以及克服因瓶间距不同而产生的计数影响的问题.于是,我们将电路划分为三大模块,通过分模块依次来消除外
4、界产生的种种影响,以下是该电路的三大主模块:(1)信号采集模块本模块中我们采用了透光型的光电断路器GNY17-2，其结构示意图如下图所示，其中高断路器的发光元件采用输出大，寿命长，可靠性高的红外发光二极管，受光元件采用响应特性好与红外发光二极管的发光波长相匹配的光敏晶体管以及光敏二极管与信号发达电路和信号处理电路混合的单片化，它可以非接触式检测物体，相对检测物体的检测精度高，响应速度快，并且方便与TTL，MOS等电路连接。原理：透光性光电断路器检测物体的原理图如下a:基本原理透光性光电断路器在检测物体其内部的发光二极管流
5、经恒定的电流，发出恒定的信号光由光敏晶体管接收，并且作为集电极电流，当有物体通过法光元件与受光元件之间时，外光被物体遮挡，使得光敏晶体管的集电极电流变小，获取该集电极的电流的变化，（将其转化为对应的电压值并测定其变化）即可确定物体的通过情况。另外，由于光电断路器中红外发光二极管的正向电流特性对于正向电压变化比较大，故在使用过程中，需通过串联电阻来限定通过的电流的大小，从而达到保护发光二极管的目的。b:系统参数的确定lR1的设定R1作为限流电阻，使得通过发光二极管的最大电流不超过其最大的额定电流，由于采用的GNY17-2的
6、发光二极管的最大额定电流为20mA则将二极管理想化处理时：If<=Vcc/R1取VCC=5v，Uf=1.2V则R1>=190故选取R1=180作为限流电阻，其中，考虑到电阻的误差范围。lR2的设定R2作为负载电阻，其作用是将光敏晶体管的集电极电流转换为电压信号，其大小视输出信号的大小决定。C：电路中干扰光的影响的消除基本原理：利用干扰光与信号光的波长的不同来进行区分该装置在使用时其主要的干扰光为可见光，而光电断路器所采用的信号光为红外线，其波长范围非常狭窄，又因所使用的GNY17-2的发光元件与受光元件均使用了对可见光截
7、至的树脂型的外包装，可以有效的避免干扰光的影响。（2）信号处理模块本模块中，我们主要采用了由555定时器构成的施密特触发器作为整形电路，实现对波形的规范化。555定时器作为一种多用途的数字-模拟集成电路，使用灵活方便，并且，555定时器可在很宽的电压范围内工作，并承受较大的负载电流，故选择555定时器可降低对供电电源的要求，同时确保电路的稳定工作，将555定时器的2脚和六脚相连作为公共输入端，即可构成斯密特触发器，同时，在5脚和1脚之间需接入一个电容，其电路结构图如下图所示基本原理l将基本脉冲整形为矩形脉冲利用施密特触发
8、器转换过程中的正反馈作用，可以将边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲，从而实现对不规则脉冲的整形l消抖原理在考虑到瓶子在传输过程中由于瓶子抖动而使一个物体通过的时候产生了多个对应的脉冲信号，使得计数器接收到的信号多于实际通过的物体的个数的情况时，考虑到瓶子的抖动是一底部作为中心点，以瓶子静止直立时的对称轴
