热封设备夹杂物检测系统设计.pdf

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1、检测与仪表化工自动化及仪表，2010，37(11)：70—72ControlandlnstnlmentsinChemicalIndustry热封设备夹杂物检测系统设计郭永伟，苏冉，曾洁，刘巍(大连交通大学软件学院，辽宁大连116028)摘要：针对夹杂物影响塑料热封质量问题，设计一种基于红外检测技术的夹杂物检测系统。该系统可以检测热封面是否平整、是否存在褶皱，也可以检测多层塑料之间的夹杂物；该系统适用于基于PLC、单片机、工业用微机控制的高端热封设备，也适用于基于逻辑电路控制的低端热封设备。关键词：塑料热封；单片机；A／D转换；滤波放大；红外检测；夹杂物检测中图分类号：7rP2

2、77文献标识码：A文章编号：1000．3932(2010)11J0070旬31引言塑料热封足通过物理加热来实现两层或多层蠼料膜的融合，从而实现利用塑料膜对各类物品进行密封包装。要顺利热封，除了要有合理的温度控制外，还要保证热封的塑料层之间不能有夹杂物。为满足这一充要条件，手动热封设备可以通过操作者的目测来实现，而自动热封设备则应安装专用检测设备。如果热封的环境能保持恒定、热封的表面平整，那么夹杂物的检测就相对容易实现了。可以使用常用的、简单的、非智能模拟和数字电路来实现。但是在现实生活中，这样相对理想的条件是无法满足的。从自然光的角度看，在不同的时间段，光线变化是非常明显的。

3、从现场照明的角度看，不同场合使用的照明设备也差别明显。更为复杂的情况在于不同热封设备功能存在巨大差异，一般设备对热封的外部条件要求很高：热封塑料层数固定、表面平整和亮度恒定；而一些特种热封设备则对热封诸条件没有过多限制：在同一次热封过程中，允许表面不平整，在不同的部位热封层数可以明显不同(可以两层，也可以五到六层，甚至更多)。综上所述，能够适用于各种不同设备的夹杂物检测系统必然是以微处理器为核心的智能检测系统。本文介绍这种基于红外检测技术、可适用于多种自动热封设备的夹杂物检测系统的设计与实现。2检测基本原理如果把检测方式区分为模拟方式和数字方式，那么目前光信号的检测应用技术主

4、要以数字技术为主，光的测量结果为“0”和“1”，也就是“通”和“断”。考虑各类热封设备的复杂要求(材料不尽相同；层数也可以不同，即使在同一次热封过程中)，本系统的工作原理是通过测量红外信号强度变化的幅度，由微处理器判别是层数变化还是由于出现夹杂物而导致的。3抗干扰技术手段由于本系统测量光信号的强度，因此第一干扰源是自然光。自然光不仅变化范围大，更严重的是自然光的强度在某些时段或地方远大于红外信号强度。屏蔽这一干扰的方法是发射红外方波信号，在接收端利用电容滤除自然光导致的直流信号，仅使交流信号通过，并传送到放大电路。最后由微处理器测量交流信号的振幅作为信号强度。本系统的第二干扰

5、来自灯光。与自然光不同，灯光虽强度一般弱于自然光，但它是交变的。因此它是会通过电容而和有效信号叠加在放大电路输入端的，同时其强度一般大于有效信号。屏蔽这一于扰的方法是采用带高通滤波功能的放大器，放大有效信号，而衰减灯光信号。红外方波信号频率设定为500Hz，远高于灯光频率。本系统的第三干扰来自于电流扰动。系统在产生红外信号的同时，会对系统产生微弱的影响，而这个影响最终也会和检测信号叠加到一起。去除这一干扰除了常规的增大电源功率、增加去耦电容外，还要尽量降低红外发光驱动电流、尽量降低高通滤波放大电路的放大倍数。4系统硬件设计检测系统由微处理器、8路信号发送电路、8路信号接收及控

6、制电路、高通滤波放大电路组成。微处理器为ATmega48，片内含EEPROM数据存储区、10位ADc。图1为系统结构示意图。收稿日期：2010J05．20(修改稿)第1l期郭永伟等．热封设备夹杂物检测系统设计·7l·微处珊器垄!!!坚堕!II丝坚!坚堕!H选巫固匦孕引荐历滴陬丽硎制高通滤波放人4．1发射电路设计发射电路由限流电阻和普通红外发光二极管构成，如图2所示，限流电阻为200Q。ATmega48的L／0口有较强的驱动能力，可直接驱动发射电路(500Hz方波)，从而省去额外的功率驱动器件。检测系统共有8路发射电路，8路发射电路依次工作，因此驱动8路发射电路总的功耗和驱动1

7、路是相同的。8路发射电路共用1个限流电阻。=图2发射电路图4．2接收及选通控制电路设计接收电路由普通红外光敏二极管和负载电阻组成，共8路。8路信号接入4051，由微处理器控制选通其中的一路从405lx端输出到滤波放大电路，如图3所示。8路接收电路共用同一个负载电阻，简化了电路。电阻的阻值2kQ是经过实验比对确定的。如果过小，获取的信号太弱；而太大又会导致环境光影响过大，使电路电流饱和，失去检测功能。午O嚣i蔺4．4A／D转换及数据处理图3信号接收及选通电路图微处理器的I／O口PCI、PC2、PC3与40