課程設計---啤酒生產線自動計數裝置設計

1、<p>　　啤酒生產線自動計數裝置設計</p><p><b>　　摘要:</b></p><p>　　該計數器的設計以光電斷路器作為最基本的發(fā)射和接收電路,通過光電信號的轉換,將得到的最基本的脈沖信號,隨后通過整形電路將所得的脈沖信號進行整合,消除因外界影響而帶來的計數誤差,設計中,整形電路采用了用555定時器構成的施密特觸發(fā)器對有滾光電斷路器得到的最基本

2、的脈沖信號進行整形,并且將其規(guī)范化為規(guī)則的矩形脈沖,在整形過程中主要運用物理消抖的方法,防止物體在傳送過程中因物體抖動而產生的誤計數問題.其特點是思路簡單,清晰,成本低,便于操作和實施。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 系統(tǒng)設計</b></p><p><b>　　1.1

3、方案確定</b></p><p>　　1.2設計意義與優(yōu)點</p><p><b>　　1.3設計思路</b></p><p><b>　　1.4設計框圖</b></p><p><b>　　2 硬件系統(tǒng)設計</b></p><p><

4、b>　　2.1信號采集模塊</b></p><p><b>　　2.2信號整形模塊</b></p><p><b>　　2.3信號技術模塊</b></p><p><b>　　3 系統(tǒng)組裝與調試</b></p><p><b>　　4 結論</

5、b></p><p><b>　　謝詞</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　現代化的生產越愛越講求高效,

6、在最短的時間內以最少的人力和物力.財力去實現最大的利益化,也越來越成為商家不言而喻的選擇,因此,流水化的生產線適應于時代的潮流應運而生,而對流水線上通過的各個物體的檢測的機器化也成為一種必然.而基于光電信號之間狀環(huán)的電路,則廣泛應用于制動控制,宇航等各個領域.其中,光電斷路器是將電信號轉換為光信號的發(fā)光元件,與蔣光信號變換為電信號的受光元件組合成一體化結構的光敏傳感器.主要用于檢測發(fā)光與受光元件之間通過的物體.通過物體通過前后受光元件所

7、接收到的光線好的強弱的不同而產生的不同的電壓信號.將該基本電壓信號通過檢波,整形,計數,由LED顯示其通過的物體個數的多少,從而實現了無人參與,制動計數的功能.</p><p><b>　　系統(tǒng)設計</b></p><p>　　由課設要求可知,該電路除去實現最基本的信號發(fā)生和接收外,還需克服外界干擾光的影響,瓶子抖動帶來的誤動作,以及克服因瓶間距不同而產生的計數影響的

8、問題.于是,我們將電路劃分為三大模塊,通過分模塊依次來消除外界產生的種種影響,以下是該電路的三大主模塊:</p><p><b>　　信號采集模塊</b></p><p>　　本模塊中我們采用了透光型的光電斷路器GNY17-2，其結構示意圖如下圖所示， 其中高斷路器的發(fā)光元件采用輸出大，壽命長，可靠性高的紅外發(fā)光二極管，受光元件采用響應特性好與紅外發(fā)光二極管的發(fā)光波長

9、相匹配的光敏晶體管以及光敏二極管與信號發(fā)達電路和信號處理電路混合的單片化，它可以非接觸式檢測物體，相對檢測物體的檢測精度高，響應速度快，并且方便與TTL，MOS等電路連接。</p><p>　　原理：透光性光電斷路器檢測物體的原理圖如下</p><p><b>　　a :基本原理</b></p><p>　　透光性光電斷路器在檢測物體其內部的發(fā)

10、光二極管流經恒定的電流，發(fā)出恒定的信號光由光敏晶體管接收，并且作為集電極電流，當有物體通過法光元件與受光元件之間時，外光被物體遮擋，使得光敏晶體管的集電極電流變小，獲取該集電極的電流的變化，（將其轉化為對應的電壓值并測定其變化）即可確定物體的通過情況。另外，由于光電斷路器中紅外發(fā)光二極管的正向電流特性對于正向電壓變化比較大，故在使用過程中，需通過串聯(lián)電阻來限定通過的電流的大小，從而達到保護發(fā)光二極管的目的。</p><

11、;p>　　b :系統(tǒng)參數的確定</p><p><b>　　R1的設定</b></p><p>　　R1作為限流電阻，使得通過發(fā)光二極管的最大電流不超過其最大的額定電流，由于采用的GNY17-2的發(fā)光二極管的最大額定電流為20mA 則將二極管理想化處理時：</p><p>　　If<=Vcc/R1 </p><

12、p>　　取VCC=5v，Uf=1.2V</p><p><b>　　則R1>=190</b></p><p>　　故選取R1=180作為限流電阻，其中，考慮到電阻的誤差范圍。</p><p><b>　　R2的設定</b></p><p>　　R2作為負載電阻，其作用是將光敏晶體管的集電

13、極電流轉換為電壓信號，其大小視輸出信號的大小決定。</p><p>　　C：電路中干擾光的影響的消除</p><p>　　基本原理：利用干擾光與信號光的波長的不同來進行區(qū)分</p><p>　　該裝置在使用時其主要的干擾光為可見光，而光電斷路器所采用的信號光為紅外線，其波長范圍非常狹窄， 又因所使用的GNY17-2的發(fā)光元件與受光元件均使用了對可見光截至的樹脂型的外

14、包裝，可以有效的避免干擾光的影響。</p><p><b>　　信號處理模塊</b></p><p>　　本模塊中，我們主要采用了由555定時器構成的施密特觸發(fā)器作為整形電路，實現對波形的規(guī)范化。</p><p>　　555定時器作為一種多用途的數字-模擬集成電路，使用靈活方便，并且，555定時器可在很寬的電壓范圍內工作，并承受較大的負載電流，

15、 故選擇555定時器可降低對供電電源的要求，同時確保電路的穩(wěn)定工作，將555定時器的2腳和六腳相連作為公共輸入端，即可構成斯密特觸發(fā)器，同時，在5腳和1腳之間需接入一個電容，其電路結構圖如下圖所示</p><p><b>　　基本原理</b></p><p>　　將基本脈沖整形為矩形脈沖</p><p>　　利用施密特觸發(fā)器轉換過程中的正反饋

16、作用，可以將邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖，從而實現對不規(guī)則脈沖的整形</p><p><b>　　消抖原理</b></p><p>　　在考慮到瓶子在傳輸過程中由于瓶子抖動而使一個物體通過的時候產生了多個對應的脈沖信號，使得計數器接收到的信號多于實際通過的物體的個數的情況時，考慮到瓶子的抖動是一底部作為中心點，以瓶子靜止直立時的對稱軸作為中心軸左右

17、晃動，因此，晃動過程中，瓶子底部處于最穩(wěn)定的狀態(tài)，考慮到電路的簡單性原則，我們采用了物理消抖得方式，即將光電斷路器安裝在瓶子的底部，當瓶子發(fā)生輕微的抖動時，瓶子底部并不會受到太大影響，從而使得光敏晶體管接收到的光信號不發(fā)生改變，電路不會產生誤計數。當瓶子因抖動厲害而產生傾倒時，在傾倒之前與傾倒之后，瓶子始終處于發(fā)光元件與受光元件之間，則其輸出的電壓值也不會產生跳變，即使在電路中存在輕微的電壓跳變，由施密特觸發(fā)器的脈沖鑒幅也可消除其抖動影

18、響。 </p><p>　　克服傳送帶上物體間距不等的問題</p><p>　　因為斯密特觸發(fā)器輸出的高電平是隨輸入信號的改變而發(fā)生改變，因此輸出脈沖的寬度由輸入信號所決定，當通過光電斷路器的前后兩個物體的間距發(fā)生改變時，所得到的整形后的脈沖的寬度也隨之變化，但脈沖的個數并不發(fā)生改變，因此輸入計數器的脈沖的個數不會受到影響，所以可消除

19、其影響。</p><p>　　（3）信號計數與顯示模塊</p><p>　　由于是采用模擬計數，我們在該模塊選擇了兩片十進制的計數器-74160，并且用7448驅動數碼管，其計數電路圖如圖7所示，</p><p>　　當經過整形后的波形即計數脈沖輸入計數器后，計數器開始工作，顯示器顯示其所通過的物體的個數的多少。</p><p><b&

20、gt;　　3 系統(tǒng)組裝與調試</b></p><p>　　首先，按照附錄電路圖焊接各個元件，須注意，在焊接過程中，需保證不許焊，不焊連。</p><p><b>　　4結論</b></p><p>　　設計已基本完成題目中的各項要求，在實踐允許的范圍內有一定的誤差。 </p><p><b>　　參

21、考文獻： </b></p><p>　　[1] 閻石主編 《數字電子技術》第4版 北京:高等教育出版社，1998年</p><p>　　[2] 童詩白，華成英主編《模擬電子技術》第4版 北京:高等教育出版社</p><p><b>　　致 謝:</b></p><p>　　感謝老師對我的畢業(yè)設計的悉心指導和熱