简易光电对边控制器.pdf

简易光电对边控制器简易光电对边控制器 光电对边控制器主要用于卷布机、定型机等对布边的自动跟踪及纠偏，目前市场产品很多。各生产厂家出于技术保密等原因，大多数产品都将线路板上的集成块型号擦掉，给维修带来不少困难。笔者设计了几款简易光电对边控制器，样机已试用一年多，效果不错，供同行参考。一、传感器 简易光电对边控制器的传感器分为对射式和反射式两种。对射式传感器结构简单、工作可靠，不受纺织布物(为便于叙述，以下简称“织物”)的颜色影响。反射式结构复杂，将发射管和接收管装在同一端，如果发射管发出的光有遮挡物遮挡，例如有织物遮挡，则将反射光反射到接收管，因此织物颜色的深浅直接影响反射光的强度，过深颜色的布，如黑色布，几乎不能反射光到接收管，这就是色盲现象。笔者制作的对射式光电传感器见图 1。上面两个孔装发射管，下面两个孔装接收管，孔径大小根据发射管和接收管的直径而定，孔间距一般为 05cm，间距过小易抖动、间距过大则卷布成形不齐。二、简易红外光电对边控制电路 图 2 为简易红外光电对边控制电路。图 2 中虚线的左侧为红外发射与接收电路部分，右侧为信号处理与控制电路部分。1电路分析 接通电源。发射管 D1、D2 得电同时发出红外光，发光强度可通过 W1 手动调节。接收管 D3、D4 能否接收到 D1、D2 发出的红外光由织物的位置来确定(参见图 1)。织物在传感器二只接收管右测时，D3、D4 同时被照射。织物在传感器的二只接收管之间时，D3 被遮挡，D4 被照射。织物在传感器二只接收管左侧时，D3、D4 全被遮挡。下面就这三种情况逐一进行分析。(1)织物在传感器的二只接收管右侧 此时，两只接收管同时接收到红外光，D3、D4 均呈低阻态，其负端 A、B 两点的电位将同时下降，导致：1)BG1 截止BG3 导通VC3 约等于 0VIC1 置位IC1脚输出高电平IC3(光耦)得电T1 触发导通。2)BG2 截止VC2 等于 VccIC2 置零IC2脚输出低电平IC4(光耦)不得电T2 不触发。T1 导通后，交流 220V 向换向电磁阀 DL 绕组供电，DL 动作吸合，通过液压或者气压作用，调整织物的位置，使之向左侧移动。那么，织物会移到什么位置呢?(2)织物在二只接收管之间 当织物移到二只接收管之间，即 D3 被遮挡、D4 未遮挡时，A 点由低电位变为高电位，BG1 导通，VC1 约等于 0V，BG3 截止，VC3 等于 VCC，IC1 置零，Ic1脚由高电平变为低电平，IC3 输入端失电，T1 过零时点关闭。换向电磁阀 DL 线圈失电，织物边就停留在两只接收管之间。然而，织物是在不断地卷绕或行走的，无论是由于机械的原因还是织物本身宽窄的原因，都不可能一直停留在二只接收管之间。(3)二只接收管同时被布遮挡 当布边又遮住接收管 D4 时，B 点电位由原来的低电位变成高电位，BG2 导通，VC2约等于 0V，IC2 置位，IC2脚由低电平变成高电平，IC4 光耦得电，T2 触发导通，换向电磁阀 DR 线圈得电，由于液压或气压的作用，使布向右侧调整，直至调到布边在二只接收管之间时，双向电磁阀 DR 线圈才失电。以上控制过程是在整个运行中不断地进行。传感器的二只接收管始终在检测布边的位置。布边一旦走偏，控制器立即输出纠偏信号给双向电磁阀，作左、右调整。最终保证布卷的成形像刀切一样整齐。2电路器件 IC1、IC2 是 555 时基电路，接成 RS 触发器。IC3、IC4 是用于驱动可控硅输出的光耦，主要起电气隔离作用。发光管 D5、D6 作输出信号指示用。T1、T2 为双向可控硅。D1、D2 用电视机遥控器上所用的发射管。D3、D4 为普通光敏管，两管在亮阻和暗阻时的参数应当一致。C1C6 主要起抗干扰作用。W1 应根据布的厚薄进行调整：当布比较薄时，W1的阻值要调大点。也就是说红外发光二极管发出的光要弱一点，应保证当布在传感器中位置发生变化时，A、B 二点电位要有明显变化，从而确保 BG1、BG2 处在导通与截止的开关状态。图 2 所示电路有一个缺陷：即当布在传感器的左侧时，双向电磁阀 DL 线圈得电工作，应当将布调到右侧，但是，如果这时接收管 D4 被灰尘遮盖，则 DR 线圈会得电，将要把布调到左侧，这是不允许的。应如何解决这个问题呢?3改进方案 笔者想出了二种方案供同行参考。(1)改进方案之一 见图 3。该方案在图 2 的基础上增加一只三极管 BG4，使得当 B 点电位发生变化时(即由低电位变为高电位时)BG4 也导通，通过 BG4 的 c 极电位 VC4 将 BG3b 极电位钳在 0V上，从而保证只有一只电磁阀线圈工作(即当 DR 线圈得电时，DL 线圈不会得电)。(2)改进的方案之二 见图 4。与图 2 相比，其信号处理部分截然不同(输出部分相同)。下面分析一下信号处理部分：IC1 为双时基电路，接成双稳态触发器形式，并将高电平触发端脚与 12 脚固定，构成两路单端触发器。我们已经知道，布在传感器中的位置决定 A、B 两点的电位。A、B 两点电位的变化有四种，即 A=B=O；A=0、B=1；A=1、B=0；A=B=1。其中，“0”代表低电平，“1”代表高电平。因为双时基集成块接成两路单端触发器，因此，C、D 两点的电位取决于 A、B 两点，只不过是相位相反，也有四种可能。把 C、D 两点的信号分别送至 IC2 和 IC3 的输入端。IC2 是二输入器与非门，接成与门电路。IC3 是或非门。只有当 C、D 两点电位全为“1”时，Ic1 的、11 脚才为“1”；只有当 c、D 两点全为“0”时，IC3 的、脚才为“1”。那么，究竟布在传感器中的什么位置能使 C、D 两点全为“1”或全为“0”呢?当布在传感器的两个接收管右侧，即两只接收管 D3、D4 全被照射时，A、B 两点全为低电平，并加全 IC1 的触发端 脚和脚，Ic1 被触发置位，C、D 两点均呈高电平，该电平分别送到由 IC2 构成的与门和 IC3 或非输入端，IC211 脚输出高电平，使 BG1 导通，通过光耦 IC4 使 T1 导通，换向电磁阀 DL 线圈得电。IC2脚输出的高电平，直接驱动发光二极管 D6。当布在传感器的两个接收管之内，即两只接收管 D3、D4 全被遮挡时，A、B 两点全为高电平。此时，因为 IC1 的触发端脚和 12 脚被固定为高电平，因此 IC1 破置零，C、D两点均呈低电平，IC3脚、脚输出高电平。脚的高电平加至 BG2b 极，使 BG2 导通，最后使 T2 导通，换向电磁阀 DR 线圈得电。脚的高电平则直接驱动发光二极管 D5。当布在传感器的两个接收管之间，即 D3 被遮挡、D4 被照射时，A 点为高电平，B 点为低电平。A 点的高电平使 Ic1脚(C 点)置为“0”；B 点的低电平使 IC1脚(D 点)置为“1”。无论是 C=0、D=1，还是 D=0、C=1，与门和或非门都无输出(注：这里称输出端为“1”为有输出，输出端为“0”为无输出)。因此，当布在两个接收管之间时，双向电磁阀的左、右两只线圈都得电。以上电路的电源部分可通过小型 220V/8V 变压器降压，并经过四只二极管整流滤波后，通过三端稳压块 LM7806 获得。在制作中请不要忽视干扰电容。笔者最初就是因为没有考虑抗干扰问题，装好后实验正常，拿到车间后常出现误动作。