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1、红外线光电开关在输送带3速度测试系统中的应用西安科技大学机械工程学院 黄 刚 薛 河 摘 要:提出一种基于ATmega8单片机和计算机控制的带式输送机带速测试系统,它可以完成胶带速度的测试、实时监控和速度曲线的绘制。系统包括计算机和单片机,两者之间采用RS232进行数据通信。关键词:带式输送机;AVR单片机;红外线光电开关;串行通信Abstract:AconveyorbeltspeedtestingsystemwithAtmega8single-chipmicro-controllerisdesignedforbeltspeedmea2suring,real-ti
2、memonitoringandspeedcurveplotting.Thesystemconsistsofacomputer,asingle-chipmicro-controllerandRS232communicationinterfacebetweenthem.Keywords:beltconveyor;AVRsingle-chipmicro-controller;infraredphotoelectricswitch;serialcommunication 传统的带式输送机设计将输送带看作刚体,认光电开关。漫反射光电开关是一种集发射器和接收为胶带各质点同速。
3、事实上,胶带具有粘弹性,速器于一体的传感器,当有被检测物体经过时,将光度在胶带中的传递需要一定的时间,因此,在输送电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器,机全长上胶带各点的速度具有动态特征,是时间的于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的函数。这种动态特性对低速、短距离输送机影响不表面光亮或其反光率极高时,漫反射式的光电开关太大,但长距离、高速带式输送机运行时,这种动是首选的检测模式。态现象就会明显地表现出来,尤其是在起、制动等额定电压采用12V,输出方式采用NPN常开非稳定工况下,胶带各点的速度变化很大,对输送型,即无触发条件时,开关处于断开状态,有触发机
4、产生巨大的瞬时冲击,造成输送带和接头断裂、时,开关闭合。对于本设计也就是有检测信号时降低传动装置等元部件的疲劳寿命。为了避免这些(收到足够的反射光)触发完成,光电开关的指示事故的发生,利用现代的测试技术对输送机的胶带灯亮,此时输出低电平;无检测信号时,开关无触速度进行测试,以便获得其特征参数、各种工况下发条件,此时光电开关的指示灯灭,输出高电平。的运动规律,从而判断输送机的性能是否符合设计112 速度测试装置的原理要求。以前最常用的方法是用转速表测量电动机转如图1所示,在胶带边缘涂上等距离的白黑色速,然后根据减速器速比及滚筒外径计算出带速块,其中要求白色块表面要光滑
5、,黑色块表面要粗(或测滚筒转速再计算带速),这种测量方法不直接糙,以达到光电开关的工作条件。准确划分黑白色而且胶带和滚筒包胶有弹性变形,容易出现测量误块的距离S均为10cm,安装光电开关确定检测距差。另外还用测速发电机直接测量带速,但由于测离在要求范围内,利用单片机ATmega8的定时器准速发电机本身有线性误差、温度影响等缺点,致使确测出单位白黑色块对应的低脉冲和高脉冲的时间其测量精度也不高。鉴于此,有必要开发一种利用值t,则胶带单个色块的速度为光电传感器测量带速的方法。Sv=(1)t1 红外线光电开关测试带速的原理由于色块的长度相对胶带总长来说很小,所以111 红
6、外线光电开关本测试系统采用外型编号是3本项目受到陕西省自然科学基金和陕西省教育厅专项科E3A-的漫反射式研基金项目的资助。《起重运输机械》 2005(6)—31—©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.可用色块内的平均速度代替色块上各点的即时速值为x,计时时间为度。8t当前值=x(3)fclk8t溢出1次=256×(4)fclk将式(3)、(4)代入式(2)得2048n+8xt总=(5)图1 速度测试装置fclk式5代入式1得速度计算公式为2 系统硬件设计Sfclkv=(6)211
7、 光电开关信号的采集2048n+8x本设计中采用额定电压为12V的直流电压作本设计系统的单片机选用外部晶振,时钟频率为光电开关的工作电压。由所选光电开关的原理可fclk=316864MHz。知,光电开关输出脉冲信号的低电平为0V,高电平为12V。设计电路如图2所示。图2 光电开关信号采集电路图光电开关的理想输出信号是高电平12V,低图3 通信接口电路图电平0V。由于光电开关的输出电源阻抗未知,所以在本电路设计上采用阻抗转换模块。也就是利用4 软件设计集成运放LM324中的一个运放放大器构成电压跟单片机程序包括测时模块和通信模块,前者实随器。这样在LM324芯片8
