課程設(shè)計(jì)---啤酒生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置設(shè)計(jì)

1、<p>　　啤酒生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要:</b></p><p>　　該計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)以光電斷路器作為最基本的發(fā)射和接收電路,通過(guò)光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換,將得到的最基本的脈沖信號(hào),隨后通過(guò)整形電路將所得的脈沖信號(hào)進(jìn)行整合,消除因外界影響而帶來(lái)的計(jì)數(shù)誤差,設(shè)計(jì)中,整形電路采用了用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器對(duì)有滾光電斷路器得到的最基本

2、的脈沖信號(hào)進(jìn)行整形,并且將其規(guī)范化為規(guī)則的矩形脈沖,在整形過(guò)程中主要運(yùn)用物理消抖的方法,防止物體在傳送過(guò)程中因物體抖動(dòng)而產(chǎn)生的誤計(jì)數(shù)問(wèn)題.其特點(diǎn)是思路簡(jiǎn)單,清晰,成本低,便于操作和實(shí)施。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.1

3、方案確定</b></p><p>　　1.2設(shè)計(jì)意義與優(yōu)點(diǎn)</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)思路</b></p><p><b>　　1.4設(shè)計(jì)框圖</b></p><p><b>　　2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><

4、b>　　2.1信號(hào)采集模塊</b></p><p><b>　　2.2信號(hào)整形模塊</b></p><p><b>　　2.3信號(hào)技術(shù)模塊</b></p><p><b>　　3 系統(tǒng)組裝與調(diào)試</b></p><p><b>　　4 結(jié)論</

5、b></p><p><b>　　謝詞</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　現(xiàn)代化的生產(chǎn)越愛(ài)越講求高效,

6、在最短的時(shí)間內(nèi)以最少的人力和物力.財(cái)力去實(shí)現(xiàn)最大的利益化,也越來(lái)越成為商家不言而喻的選擇,因此,流水化的生產(chǎn)線(xiàn)適應(yīng)于時(shí)代的潮流應(yīng)運(yùn)而生,而對(duì)流水線(xiàn)上通過(guò)的各個(gè)物體的檢測(cè)的機(jī)器化也成為一種必然.而基于光電信號(hào)之間狀環(huán)的電路,則廣泛應(yīng)用于制動(dòng)控制,宇航等各個(gè)領(lǐng)域.其中,光電斷路器是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的發(fā)光元件,與蔣光信號(hào)變換為電信號(hào)的受光元件組合成一體化結(jié)構(gòu)的光敏傳感器.主要用于檢測(cè)發(fā)光與受光元件之間通過(guò)的物體.通過(guò)物體通過(guò)前后受光元件所

7、接收到的光線(xiàn)好的強(qiáng)弱的不同而產(chǎn)生的不同的電壓信號(hào).將該基本電壓信號(hào)通過(guò)檢波,整形,計(jì)數(shù),由LED顯示其通過(guò)的物體個(gè)數(shù)的多少,從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)人參與,制動(dòng)計(jì)數(shù)的功能.</p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由課設(shè)要求可知,該電路除去實(shí)現(xiàn)最基本的信號(hào)發(fā)生和接收外,還需克服外界干擾光的影響,瓶子抖動(dòng)帶來(lái)的誤動(dòng)作,以及克服因瓶間距不同而產(chǎn)生的計(jì)數(shù)影響的

8、問(wèn)題.于是,我們將電路劃分為三大模塊,通過(guò)分模塊依次來(lái)消除外界產(chǎn)生的種種影響,以下是該電路的三大主模塊:</p><p><b>　　信號(hào)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(jié)構(gòu)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(zhǎng)，可靠性高的紅外發(fā)光二極管，受光元件采用響應(yīng)特性好與紅外發(fā)光二極管的發(fā)光波長(zhǎng)

9、相匹配的光敏晶體管以及光敏二極管與信號(hào)發(fā)達(dá)電路和信號(hào)處理電路混合的單片化，它可以非接觸式檢測(cè)物體，相對(duì)檢測(cè)物體的檢測(cè)精度高，響應(yīng)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(cè)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(cè)物體其內(nèi)部的發(fā)

10、光二極管流經(jīng)恒定的電流，發(fā)出恒定的信號(hào)光由光敏晶體管接收，并且作為集電極電流，當(dāng)有物體通過(guò)法光元件與受光元件之間時(shí)，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(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電壓值并測(cè)定其變化）即可確定物體的通過(guò)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(duì)于正向電壓變化比較大，故在使用過(guò)程中，需通過(guò)串聯(lián)電阻來(lái)限定通過(guò)的電流的大小，從而達(dá)到保護(hù)發(fā)光二極管的目的。</p><

11、;p>　　b :系統(tǒng)參數(shù)的確定</p><p><b>　　R1的設(shè)定</b></p><p>　　R1作為限流電阻，使得通過(guò)發(fā)光二極管的最大電流不超過(guò)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(shí)：</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(shè)定</b></p><p>　　R2作為負(fù)載電阻，其作用是將光敏晶體管的集電

13、極電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，其大小視輸出信號(hào)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(hào)光的波長(zhǎng)的不同來(lái)進(jìn)行區(qū)分</p><p>　　該裝置在使用時(shí)其主要的干擾光為可見(jiàn)光，而光電斷路器所采用的信號(hào)光為紅外線(xiàn)，其波長(zhǎng)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(duì)可見(jiàn)光截至的樹(shù)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(hào)處理模塊</b></p><p>　　本模塊中，我們主要采用了由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器作為整形電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)波形的規(guī)范化。</p><p>　　555定時(shí)器作為一種多用途的數(shù)字-模擬集成電路，使用靈活方便，并且，555定時(shí)器可在很寬的電壓范圍內(nèi)工作，并承受較大的負(fù)載電流，

15、 故選擇555定時(shí)器可降低對(duì)供電電源的要求，同時(shí)確保電路的穩(wěn)定工作，將555定時(shí)器的2腳和六腳相連作為公共輸入端，即可構(gòu)成斯密特觸發(fā)器，同時(shí)，在5腳和1腳之間需接入一個(gè)電容，其電路結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換過(guò)程中的正反饋

16、作用，可以將邊沿變化緩慢的周期性信號(hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)程中由于瓶子抖動(dòng)而使一個(gè)物體通過(guò)的時(shí)候產(chǎn)生了多個(gè)對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，使得計(jì)數(shù)器接收到的信號(hào)多于實(shí)際通過(guò)的物體的個(gè)數(shù)的情況時(shí)，考慮到瓶子的抖動(dòng)是一底部作為中心點(diǎn)，以瓶子靜止直立時(shí)的對(duì)稱(chēng)軸作為中心軸左右

17、晃動(dòng)，因此，晃動(dòng)過(guò)程中，瓶子底部處于最穩(wěn)定的狀態(tài)，考慮到電路的簡(jiǎn)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(dāng)瓶子發(fā)生輕微的抖動(dòng)時(shí)，瓶子底部并不會(huì)受到太大影響，從而使得光敏晶體管接收到的光信號(hào)不發(fā)生改變，電路不會(huì)產(chǎn)生誤計(jì)數(shù)。當(dāng)瓶子因抖動(dòng)厲害而產(chǎn)生傾倒時(shí)，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(huì)產(chǎn)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(dòng)影

18、響。 </p><p>　　克服傳送帶上物體間距不等的問(wèn)題</p><p>　　因?yàn)樗姑芴赜|發(fā)器輸出的高電平是隨輸入信號(hào)的改變而發(fā)生改變，因此輸出脈沖的寬度由輸入信號(hào)所決定，當(dāng)通過(guò)光電斷路器的前后兩個(gè)物體的間距發(fā)生改變時(shí)，所得到的整形后的脈沖的寬度也隨之變化，但脈沖的個(gè)數(shù)并不發(fā)生改變，因此輸入計(jì)數(shù)器的脈沖的個(gè)數(shù)不會(huì)受到影響，所以可消除

19、其影響。</p><p>　?。?）信號(hào)計(jì)數(shù)與顯示模塊</p><p>　　由于是采用模擬計(jì)數(shù)，我們?cè)谠撃K選擇了兩片十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器-74160，并且用7448驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，其計(jì)數(shù)電路圖如圖7所示，</p><p>　　當(dāng)經(jīng)過(guò)整形后的波形即計(jì)數(shù)脈沖輸入計(jì)數(shù)器后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，顯示器顯示其所通過(guò)的物體的個(gè)數(shù)的多少。</p><p><b&

20、gt;　　3 系統(tǒng)組裝與調(diào)試</b></p><p>　　首先，按照附錄電路圖焊接各個(gè)元件，須注意，在焊接過(guò)程中，需保證不許焊，不焊連。</p><p><b>　　4結(jié)論</b></p><p>　　設(shè)計(jì)已基本完成題目中的各項(xiàng)要求，在實(shí)踐允許的范圍內(nèi)有一定的誤差。 </p><p><b>　　參

21、考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 閻石主編 《數(shù)字電子技術(shù)》第4版 北京:高等教育出版社，1998年</p><p>　　[2] 童詩(shī)白，華成英主編《模擬電子技術(shù)》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(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的悉心指導(dǎo)和熱