光电计数器的原理与制作
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光 电 计 数 器 的 原 理 与 制 作
北 京信息职 业技 术 学院 ◆ 刘世 泉
光电计数器的应用非常广泛 ， 例如 绕线机线 圈 匝数的检测 、 点钞机纸 币张数 的检测 、 印机 纸张 复 数 量的检测等 。它和机械计 数器相 比具有 可靠性
：
Ｑ
取 Ｒ ＝ ０ Ｑ， 中 ５ １２０ 其 Ｖ是电源 电压 ， ．Ｖ是 红 １ ５ 外发光管的正向压降。 根据槽型 光耦 １Ｒ ６ ８的技术手 册可 知 ， Ｔ ９Ｏ 使红
位按钮 ” 将计数译码 显示 电路清零 。 数码管为共阴极
数码 管 ， 示亮 度可 通过 与其相 连 的电阻 进行调 节 。 其显
圈疆
２０ 年第 １ 期电子制作 ｏ９ １
９
到光敏三极 管上 ， 光敏三极 管导通 ， 电极输 出低 集 电平 ； 当红外 光线被检 测物遮断 时 ， 敏三极 管截 光 止， 集电极 输出高电平。遮挡一次槽型光耦输出一 个脉； 因此脉； 的个数就是被检测物的数量。 中， 中 槽 型光耦 中红外 发光管的正 向电流 为 ５ ｍＡ， ０ 在环境温度 为 ２ ｏ ５ｃ时它的最大耗散功率 １ ０ ０ ｍＷ ．
器预 置端 。当电源接通后 ，计数译码 显示 电路通过 Ｃ 、 ４自动清 零 ， １Ｒ 工作 时可根据 需要 随时按动 “ 复
计数译码 显示电路是 由 Ｉ Ｃ２～Ｉ４组成 的十 进 Ｃ 制加计数器。ｌ Ｃ２一Ｉ４的电路型号是 ＣＤ ０ 。 Ｃ ４ １ ０ 它 １ 是十进制可逆计数器 ／ 锁存器 ／ 译码器 ／ 驱动器 ， 具
工作电流为 ２ ｍＡ。则 ０
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电子制作 ２０ 年第 １ 期 ０９ １
帅
的稳态 。高 电平持 续时间 ｔ Ｒ 、 ３决定 ，见下 。由 ３ Ｃ
式： ｔ＝ ．Ｒ Ｃ Ｄ １１ ３ ３
有加减计数 ， 计数器状态锁存 ， 七段显示译码输 出等
功能 。ＣＤ Ｏ ０有 ２个计数 时钟 输入端 Ｃ Ｕ ４１ １ Ｐ Ｐ和 ＣＰ ＤＮ分别 用作 加计数 时钟 输入 和减计 数时钟 输 入 。 了简单清楚 ， 为 在图 １中没有给 出 ＣＰ Ｎ引脚。 Ｄ ４ １ ０的进位输 出端 Ｃ ０ １ Ｙ平时为高电平 ，当计数器 有进位 时 ＣＹ输出负脉冲 。 在多片级联 时， 只需要将 Ｃ Ｙ接至下级 Ｃ ０ Ｄ４ １ Ｏ的 Ｃ Ｕ １ Ｐ 尸端 ， 就可组成 多位
中将 输 入 端 Ｔ 和 放 电 端 ＤＳ 同 时 接 在 定 时 电容 Ｈ Ｊ 上 ， 发端 Ｔ 触 Ｒ平 时 为 高 电平 。 当 电源 接 通 后 ， 于 由
｛ 检测电 Ｉ 二、 路
１● ■● ■ ●■ — ●■ ●■ ■■ ■ ■■ ＿
槽 型 光 耦 ＩＲ ６ ８ Ｒ 、 ２组 成 光 电 检 测 电 Ｔ ９ ０ 、 １Ｒ
路 ，负责把被检测物的数量转换成电压脉冲信号 。
槽型光耦是由红外发光管和光敏三极管构成的 ， 工
Ｔ Ｒ脚为高电平 ， Ｉ Ｃ１的输 出为低电平 ，内部 的放 电
管 导 通 ， Ｓ端 对 地 导 通 ， 时 电 容 Ｃ ＤＩ 定 ３上 的 电压 为
作时红外 发光管发 出红 外光线透 过光耦 的槽投 射
电平 ＜１３ ｃ （ ｃ ＝ Ｖ是 ｌ ／Ｖ ｃ Ｖ ｃ ５ Ｃ１的 电源 电压 ） 。 时 Ｉ Ｃ１
的输 出端 发生 反转 ， 脚输 出 由低 电平 变成高 电 ３ 平， 与此同时 ， ｛ Ｃ１内部的放电管截止。电源通过 Ｒ ３ 给 Ｃ 充 电， 。 暂稳态开始。经过一段 时间 ｔ， Ｃ 上 。当 。 的电压 ＞２３ ｃ ／Ｖ ｃ时 ， 单稳态触 发器 发生反转 ， 脚 ３ 输 出由高 电平变 为低 电平 ，放 电管导通 ， 。 过 Ｃ通 ｉ Ｃ１的 ＤＳ端快速放 电，单稳 态触 发器又 回到原来 ｝
Ｒ ２－ ＝ ５ ６＿ｋＱ
取 只 ＝ ０ Ｑ，其 中 ５ ２ １ｋ Ｖ是 电源 电压 ， ．Ｖ是 光 Ｏ４ 敏 三极 管 的饱 和压Ｉ 组成单稳态触发器。其作 用 Ｃ１ 是对槽型光耦传来 的脉 冲信 号进 行整形 。 去掉杂 波 信号 ， 提高抗干扰 能力 。Ｉ Ｃ１的型号是 ＮＥ ５ ， ５ ５ 电路
正 向压 降 为 １５ 。 当环 境 温 度 上升 时 ， 许 的 正 向 ．Ｖ 允 工 作 电流 还 要 减 小 。 为 了 留有 一 定 的裕 量 ， 它 的 取
Ｏ Ｔ Ｖ，Ｈ输 入端也 为 Ｏ ｌ Ｖ，Ｃ１的输 出始终 为低 电平 状态 ， 该状态就是单稳态触发器 的稳态。 当槽型光耦输 出由高电平 变为低 电平 ， 该低 且
被测物每遮 挡一次槽型光耦 ，单稳 态触 发器输
出一个宽度 为 ｔ 的脉 冲 ， 。 该脉 冲送到计数器去计 数
和显示。Ｃ ４是滤波电容 ， 可提高单稳态触发器工作
稳定性。
Ｉ 计数译码显示电路Ｉ 三、
■●■ ■— ■—■ ■■ ■—■ ■● ■—■ ■■ ■— ■■■ ■— 一
计数器。Ｒ为清零端 ， Ｅ是计 数允许端 ， Ｅ是锁存 Ｔ Ｌ
外 发 光管 的正 向电 流 为 ２ ｍＡ， Ｏ 当有 遮 挡 时 ， 敏 三 光
高、 体积小 、 计数频率高 、 能和计算机连接实现 自动
控制等优点。本文介绍一种光电计数器的原理与制 作方法 ， 供大家参考 。
极管 ｆＣ １ ０ Ａ；无遮挡 时 ，光敏 三极 管 的 ｌ 旺：０ｎ ｃ ０７ 。为了使光敏三极管能工作在开关状态 ， ｍＡ 则 光 电计数器电路如 图 １所示 ， Ｔ 由 １槽型光耦 、 ｌ Ｃ１单稳 态触 发器 、 ｌ Ｃ２～ｆ 计数译 码显 示电 路 Ｃ４ 所 组成 。计 数范围是 Ｏ～９ ９ ９ 。显示器采用共 阴极 Ｌ Ｄ数码管。该电路具有上电 自动清零功能 ， 可 Ｅ 也 通过 “ 复位 ” 按钮 实现手动清 零。
北 京信息职 业技 术 学院 ◆ 刘世 泉
光电计数器的应用非常广泛 ， 例如 绕线机线 圈 匝数的检测 、 点钞机纸 币张数 的检测 、 印机 纸张 复 数 量的检测等 。它和机械计 数器相 比具有 可靠性
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取 Ｒ ＝ ０ Ｑ， 中 ５ １２０ 其 Ｖ是电源 电压 ， ．Ｖ是 红 １ ５ 外发光管的正向压降。 根据槽型 光耦 １Ｒ ６ ８的技术手 册可 知 ， Ｔ ９Ｏ 使红
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２０ 年第 １ 期电子制作 ｏ９ １
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到光敏三极 管上 ， 光敏三极 管导通 ， 电极输 出低 集 电平 ； 当红外 光线被检 测物遮断 时 ， 敏三极 管截 光 止， 集电极 输出高电平。遮挡一次槽型光耦输出一 个脉； 因此脉； 的个数就是被检测物的数量。 中， 中 槽 型光耦 中红外 发光管的正 向电流 为 ５ ｍＡ， ０ 在环境温度 为 ２ ｏ ５ｃ时它的最大耗散功率 １ ０ ０ ｍＷ ．
器预 置端 。当电源接通后 ，计数译码 显示 电路通过 Ｃ 、 ４自动清 零 ， １Ｒ 工作 时可根据 需要 随时按动 “ 复
计数译码 显示电路是 由 Ｉ Ｃ２～Ｉ４组成 的十 进 Ｃ 制加计数器。ｌ Ｃ２一Ｉ４的电路型号是 ＣＤ ０ 。 Ｃ ４ １ ０ 它 １ 是十进制可逆计数器 ／ 锁存器 ／ 译码器 ／ 驱动器 ， 具
工作电流为 ２ ｍＡ。则 ０
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有加减计数 ， 计数器状态锁存 ， 七段显示译码输 出等
功能 。ＣＤ Ｏ ０有 ２个计数 时钟 输入端 Ｃ Ｕ ４１ １ Ｐ Ｐ和 ＣＰ ＤＮ分别 用作 加计数 时钟 输入 和减计 数时钟 输 入 。 了简单清楚 ， 为 在图 １中没有给 出 ＣＰ Ｎ引脚。 Ｄ ４ １ ０的进位输 出端 Ｃ ０ １ Ｙ平时为高电平 ，当计数器 有进位 时 ＣＹ输出负脉冲 。 在多片级联 时， 只需要将 Ｃ Ｙ接至下级 Ｃ ０ Ｄ４ １ Ｏ的 Ｃ Ｕ １ Ｐ 尸端 ， 就可组成 多位
中将 输 入 端 Ｔ 和 放 电 端 ＤＳ 同 时 接 在 定 时 电容 Ｈ Ｊ 上 ， 发端 Ｔ 触 Ｒ平 时 为 高 电平 。 当 电源 接 通 后 ， 于 由
｛ 检测电 Ｉ 二、 路
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槽 型 光 耦 ＩＲ ６ ８ Ｒ 、 ２组 成 光 电 检 测 电 Ｔ ９ ０ 、 １Ｒ
路 ，负责把被检测物的数量转换成电压脉冲信号 。
槽型光耦是由红外发光管和光敏三极管构成的 ， 工
Ｔ Ｒ脚为高电平 ， Ｉ Ｃ１的输 出为低电平 ，内部 的放 电
管 导 通 ， Ｓ端 对 地 导 通 ， 时 电 容 Ｃ ＤＩ 定 ３上 的 电压 为
作时红外 发光管发 出红 外光线透 过光耦 的槽投 射
电平 ＜１３ ｃ （ ｃ ＝ Ｖ是 ｌ ／Ｖ ｃ Ｖ ｃ ５ Ｃ１的 电源 电压 ） 。 时 Ｉ Ｃ１
的输 出端 发生 反转 ， 脚输 出 由低 电平 变成高 电 ３ 平， 与此同时 ， ｛ Ｃ１内部的放电管截止。电源通过 Ｒ ３ 给 Ｃ 充 电， 。 暂稳态开始。经过一段 时间 ｔ， Ｃ 上 。当 。 的电压 ＞２３ ｃ ／Ｖ ｃ时 ， 单稳态触 发器 发生反转 ， 脚 ３ 输 出由高 电平变 为低 电平 ，放 电管导通 ， 。 过 Ｃ通 ｉ Ｃ１的 ＤＳ端快速放 电，单稳 态触 发器又 回到原来 ｝
Ｒ ２－ ＝ ５ ６＿ｋＱ
取 只 ＝ ０ Ｑ，其 中 ５ ２ １ｋ Ｖ是 电源 电压 ， ．Ｖ是 光 Ｏ４ 敏 三极 管 的饱 和压Ｉ 组成单稳态触发器。其作 用 Ｃ１ 是对槽型光耦传来 的脉 冲信 号进 行整形 。 去掉杂 波 信号 ， 提高抗干扰 能力 。Ｉ Ｃ１的型号是 ＮＥ ５ ， ５ ５ 电路
正 向压 降 为 １５ 。 当环 境 温 度 上升 时 ， 许 的 正 向 ．Ｖ 允 工 作 电流 还 要 减 小 。 为 了 留有 一 定 的裕 量 ， 它 的 取
Ｏ Ｔ Ｖ，Ｈ输 入端也 为 Ｏ ｌ Ｖ，Ｃ１的输 出始终 为低 电平 状态 ， 该状态就是单稳态触发器 的稳态。 当槽型光耦输 出由高电平 变为低 电平 ， 该低 且
被测物每遮 挡一次槽型光耦 ，单稳 态触 发器输
出一个宽度 为 ｔ 的脉 冲 ， 。 该脉 冲送到计数器去计 数
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稳定性。
Ｉ 计数译码显示电路Ｉ 三、
■●■ ■— ■—■ ■■ ■—■ ■● ■—■ ■■ ■— ■■■ ■— 一
计数器。Ｒ为清零端 ， Ｅ是计 数允许端 ， Ｅ是锁存 Ｔ Ｌ
外 发 光管 的正 向电 流 为 ２ ｍＡ， Ｏ 当有 遮 挡 时 ， 敏 三 光
高、 体积小 、 计数频率高 、 能和计算机连接实现 自动
控制等优点。本文介绍一种光电计数器的原理与制 作方法 ， 供大家参考 。
极管 ｆＣ １ ０ Ａ；无遮挡 时 ，光敏 三极 管 的 ｌ 旺：０ｎ ｃ ０７ 。为了使光敏三极管能工作在开关状态 ， ｍＡ 则 光 电计数器电路如 图 １所示 ， Ｔ 由 １槽型光耦 、 ｌ Ｃ１单稳 态触 发器 、 ｌ Ｃ２～ｆ 计数译 码显 示电 路 Ｃ４ 所 组成 。计 数范围是 Ｏ～９ ９ ９ 。显示器采用共 阴极 Ｌ Ｄ数码管。该电路具有上电 自动清零功能 ， 可 Ｅ 也 通过 “ 复位 ” 按钮 实现手动清 零。