传送带上物件计数器的设计

传送带上物件计数器设计

第一章方案论证

随着社会的进步和生产的发展，物件计数器已经有了很大的发展，同时也有了很多有关物件计数器的设计方案，但针对的对象不同，所设计的电路也是不尽相同的。此次我所设计的传送带上的物件计数器主要是针对那些规则的、间隔均匀的物件，因此我设计出了自己的合适的物件计数器电路。电路的主要功能是对传送带上的物件进行自动计数、装箱以及对所计物件个数进行显示。关于我设计的方案，我主要论证的电路是检测电路和显示电路以及键盘电路。

第一节检测电路的论证

在传送带传送物品的作业过程中，许多物品具有规则形状的块状、颗粒状或棒枝状产品,诸如香烟、香皂、糖果、铅笔、饼干、书籍等。这些物品大多数按规定的标准实行自动加工,其重量和形体均匀一致,且大多数实行计数定量包装,如香烟20支一小包,书籍10本一包,图钉100个一盒等。

规则形体的物品包装计数时,先以适当的方式将其送到计量给料位置或料斗中,再由计数定量装置按包装要求进行计数给料。目前常用的计数定量装置有：光电检测计数装置,以及用于块状物品的冲头式定量给料装置,用于块状或颗粒状物品的模孔式定量给料装置,用于块状物品的差速定量给料装置,用于棒状物品的容腔式定量给料装置等。采用光电检测装置进行计数供送具有装置轻巧、检测速度快、检测范围广、精确度高、非接触、抗干扰、便于实现自动控制等优点,应用非常广泛。在研制、开发和应用光电计数供送控制系统时,除了要注意一般数控电路共有的防电磁干扰和微机接口技术问题外,还要注意光电计数检测控制特有的几个技术问题,如被检物品的排队、检测信号的整形、防止误计(多计或漏计)以及防车间照明光源的干扰等。由于我们时间和精力有限，我们只研究了规则的、有间隔的物件计数，于是我们选择了光电检测装置。

光电检测在工业上的运用也分为好多种。可以检测一切能够影响光量或光特性的非电量，例如，位移、振动、力、转矩、转速、温度、压力、流量、液位、湿度、液体浓度、浑浊度、成分、角度、表面粗糙度、乃至图像等。我用的是光

电检测中的光电开关，光电开关又称电眼、光电传感器等，在传送带机械中主要用来检测物件是否通过，保证计数的准确。目前常用的光电开关是红外线光电开关，是利用物体对近红外线光束的反射原理，由同步回路感应反射回来的光的强弱而检测物体的存在与否，即光电传感器首先发出红外线光束到达或透过物体，物体或镜面对红外线光束进行反射，光电传感器接收反射回来的光束，根据光束的强弱判断物体的存在。红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380nm -780nm，发射波长780nm-1mm的长射线称为红外线，浙江省洞头县光电开关厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长

的近红外线。如图 1.1所示。

图 1.1 波长示意图

红外光电开关的种类也很多，有镜反射式光电开关、漫反射式光电开关、槽式光电开关、对射式光电开关、光纤式光电开关等。

漫反射式光电开关是将发射器与接收器装在一起的传感器，当物体通过时，物体对发射器发来的近红外线进行反射，接收器接收后就形成了开关信号，该信号经过放大后就可以用来控制物体的进退速度，发出停、进指令。很显然，被检测的物体要有较高的反光率，这样才能保证光电开关获得可靠的开关信号。漫反射式光电开关结构简单、安装方便、造价较低、使用范围广，但使用调整困难。接收器接收的光强，会随着物体的远近、光电开关与物体的夹角大小而变化，常常影响到检测的精确度，所以不很实用。其原理图如图 1.2所示。

图1.2 漫反射式光电开关

槽式光电开关采用U字型结构，发射器和接收器分置于U型槽的两边，并在同一轴线上，发射器发出的近红外线被接收器接收，光线在槽中形成了光轴，当被检测的物体通过时，物体对光轴形成了阻断，从而能使光电开关产生开关量信号。槽式光电开关的光轴的长短固定。光轴越短，光电开关受到的外界光干扰就越小，因此可靠性越高。所以槽式光电开关主要用于速度较高的场合。其原理图如图 1.3所示。

图 1.3 槽式光电开关

镜反射式光电开关解决了漫反射式光电开头反射光强不一的问题。它虽然也是将发射器和接收器集成于一体，但是它在物体的另一面设置了反射镜，发射器发出的近红外线经过反射镜反射到接收器，反射的光强基本是一致的，这就减少了检测的误差。当有物体通过时，就阻断了光线，从而得到了开关量。其原理图如图 1.4所示。

图 1.4 镜反射式光电开关

对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。其原理图如图 1.5所示。

图 1.5 对射式光电开关

光纤式光电开关，是通过塑料戴玻璃光纤传递光信号，可以实现远距离控制。对于距离较远的检测项目来说，可以使用光纤式光电传感器。经常使用的光纤传感器有漫反射式和对射式两种，在物料的计数等方面使用较多。其原理图如图 1.6所示。

图 1.6 光纤式光电开关

在不同的场合使用不同的光电开关，例如在电砚振动供料器上经常使用光纤式光电开关，在间歇式包装机包装膜的供送中经常使用漫反射式光电开关，在连续式高速包装机中经常使用槽式光电开关。我这次设计的是关于传送带上有间隔的物料计数，而对射式是发射与接收形成光轴，直接接收光信号，安装简单，工作可靠，所以我选择使用了对射式光电检测来完成传送带上计数的功能。

除了正确选择光电开关的品种与型号外，还要考虑生产厂家的因素。目前国内生产光电开关的厂家很多，企业规模有大有小，质量当然差别较大，但并不是说大企业的产品质量就好。一般来说，直接向企业购买具有较大的质量把握，现在有的企业为了扩大市场份额，对同一种型号的产品标价不一，其内部元器件的质量就差别较大，因此在购买时就要明确使用期限的保证，一般购买较经济实惠的一种比较合算。

第二节显示电路的论证

我们知道，显示技术是光电子技术与计算机技术的结晶，它的应用早已超出数字显示和计算机终端显示的范围，渗透到商业广告、新闻发布、交通运输、体育比赛、文化娱乐、航天及模拟军事演习等领域，成为信息革命的重要工具。在我所设计的课题中，显示电路是为了显示传送带所计的物件的个数和显示所设置的包装箱内要装的个数。要选择什么样的显示电路需要从要完成的功能和与单片机硬件电路之间的关系而定。总的来说，显示电路和计数是紧密相连的，只要有计数，一般都要有显示电路。