光电传感器范文10篇

光电传感器范文篇1

[关键词]光电式传感器创新应用

一、光电传感器基本知识

光电传感器最根本的原理是光电效应，光电效应又分为外光电效应和内光电效应外光电效应：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。内光电效应又可分为以下两类：(1)光电导效应。在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，就激发出电子-空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低，这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。(2)光生伏特效应。在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。

常用的光电传感器有光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管等。利用这些传感器各自的特点加上巧妙的设计，光电传感器几乎被应用于生活的各个方面。光电传感器特点有：(1)检测距离长。如果在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段(磁性、超声波等)无法离检测。(2)对检测物体的限制很少。由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。(3)响应时间短。光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。(4)分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。(5)可实现非接触的检测。可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此，传感器能长期使用。(6)可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。(7)便于调整。在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的位置进行调整。

二、创新应用举例

1.测温功能

应用时，将感温头插入被测温环境中，外部法兰安装密封。传感器输出端与二次仪表输入端经辐射至光电转换器接收，转换成毫伏电压信号。感温管一般为经过特殊处理的高刚玉管或特殊材质管。光电转换器由光学透镜、光栏、硅光电池，温度稳定性网络组成。高压密封器将感温管开口端高压密封，防止感温管透气或断裂产生高压泄露，不影响辐射光传输，所以传感器在现场工作时，可拆卸光电转换器通过高压密封器观察感温管状况或检修光电转换器，信号传输导线为双芯屏蔽铜电缆，将传感器输出端按正负端与仪表信号输入端相接，接地端与地线相接，仪表上电即可实现测温。

2.火焰探测报警器

硫化铅光敏电阻的暗电阻为1MΩ，亮电阻为0.2MΩ，峰值响应波长为2.2μm。硫化铅光敏电阻处于V1管组成的恒压偏置电路，其偏置电压约为6V，电流约为6μΑ。V2管集电极电阻两端并联68μF的电容，可以抑制100Hz以上的高频，使其成为只有几十赫兹的窄带放大器。V2、V3构成二级负反馈互补放大器，火焰的闪动信号经二级放大后送给中心控制站进行报警处理。采用偏置电路是为了在更换光敏电阻或长时间使用后，器件阻值的变化不致于影响输出信号的幅度，确保火焰报警器能长期稳定地工作。

3.光控大门

我们都有这样的苦恼每次开车到了小区大门都要等门卫来开门或者等其按动电动门的开关，既费时又费人力，如果巧妙地利用光电传感器就可以实现光控大门。这里要用到一种电子元件——干簧继电器，它由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成。当线圈内有电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成连接状态，线圈内没有电流时，磁场消失，瓷片在弹力的作用下，回复到分离状态。把光敏电阻装在大门上汽车灯光能照到的地方，把带动大门的电动机接在干簧管的电路中，那么夜间汽车开到大门前，灯光照射光敏电阻时，干簧继电器接通电动机电路，电动机带动大门打开。公务员之家

三、小结

以上介绍了光电传感器的基本原理和其特点，并列举了一些在生活实际中的创新应用实例。从这些实例中我们可窥见光电传感器无限的发展应用前景。光电式传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的要求越来越高是其发展的强大动力，突飞猛进现代科学技术的则为其提供了坚强的后盾，我们相信在不懈地探索中，光电传感器的应用定会有新的飞跃。

光电传感器范文篇2

[关键词]光电式；传感器；创新应用

一、光电传感器基本知识

光电传感器最根本的原理是光电效应,光电效应又分为外光电效应和内光电效应外光电效应:在光线作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。在光线作用下,物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。内光电效应又可分为以下两类:(1)光电导效应。在光线作用下,对于半导体材料吸收了入射光子能量,若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度,就激发出电子-空穴对,使载流子浓度增加,半导体的导电性增加,阻值减低,这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。(2)光生伏特效应。在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。

常用的光电传感器有光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管等。利用这些传感器各自的特点加上巧妙的设计,光电传感器几乎被应用于生活的各个方面。光电传感器特点有:(1)检测距离长。如果在对射型中保留10m以上的检测距离等,便能实现其他检测手段(磁性、超声波等)无法离检测。(2)对检测物体的限制很少。由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理,所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属,它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。(3)响应时间短。光本身为高速,并且传感器的电路都由电子零件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间非常短。(4)分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。(5)可实现非接触的检测。可以无须机械性地接触检测物体实现检测,因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此,传感器能长期使用。(6)可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质,可对检测物体的颜色进行检测。(7)便于调整。在投射可视光的类型中,投光光束是眼睛可见的,便于对检测物体的位置进行调整。

二、创新应用举例

1.测温功能

应用时,将感温头插入被测温环境中,外部法兰安装密封。传感器输出端与二次仪表输入端经辐射至光电转换器接收,转换成毫伏电压信号。感温管一般为经过特殊处理的高刚玉管或特殊材质管。光电转换器由光学透镜、光栏、硅光电池,温度稳定性网络组成。高压密封器将感温管开口端高压密封,防止感温管透气或断裂产生高压泄露,不影响辐射光传输,所以传感器在现场工作时,可拆卸光电转换器通过高压密封器观察感温管状况或检修光电转换器,信号传输导线为双芯屏蔽铜电缆,将传感器输出端按正负端与仪表信号输入端相接,接地端与地线相接,仪表上电即可实现测温。

2.火焰探测报警器

硫化铅光敏电阻的暗电阻为1MΩ,亮电阻为0.2MΩ,峰值响应波长为2.2μm。硫化铅光敏电阻处于V1管组成的恒压偏置电路,其偏置电压约为6V,电流约为6μΑ。V2管集电极电阻两端并联68μF的电容,可以抑制100Hz以上的高频,使其成为只有几十赫兹的窄带放大器。V2、V3构成二级负反馈互补放大器,火焰的闪动信号经二级放大后送给中心控制站进行报警处理。采用偏置电路是为了在更换光敏电阻或长时间使用后,器件阻值的变化不致于影响输出信号的幅度,确保火焰报警器能长期稳定地工作。公务员之家

3.光控大门

我们都有这样的苦恼每次开车到了小区大门都要等门卫来开门或者等其按动电动门的开关,既费时又费人力,如果巧妙地利用光电传感器就可以实现光控大门。这里要用到一种电子元件——干簧继电器,它由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成。当线圈内有电流时,线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化,两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成连接状态,线圈内没有电流时,磁场消失,瓷片在弹力的作用下,回复到分离状态。把光敏电阻装在大门上汽车灯光能照到的地方,把带动大门的电动机接在干簧管的电路中,那么夜间汽车开到大门前,灯光照射光敏电阻时,干簧继电器接通电动机电路,电动机带动大门打开。

三、小结

以上介绍了光电传感器的基本原理和其特点,并列举了一些在生活实际中的创新应用实例。从这些实例中我们可窥见光电传感器无限的发展应用前景。光电式传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的要求越来越高是其发展的强大动力,突飞猛进现代科学技术的则为其提供了坚强的后盾,我们相信在不懈地探索中,光电传感器的应用定会有新的飞跃。

光电传感器范文篇3

关键词：PLC；高精度颜色检测；光电传感器

1绪论

1.1研究背景。（1）包装的重要性。卷烟包装材料是将烟支包装成盒装、条装、箱装卷烟的材料，由于是产品的外包装，其图案、颜色等因素会给消费者留下非常重要的第一印象，所以，必须对包装材料的质量严格把关，以保证卷烟外观质量的稳定性。（2）GD系列包装机存在的问题。我厂目前在用的包装机均为意大利GD公司设计、上海烟机厂制造的GD系列包装机组，具有设计合理、控制稳定、工作可靠等优点。但是，在实际生产过程中，也会偶然出现一些商标纸、内框纸等包装质量问题。由于这些包装材料是产品的外包装，会给消费者留下非常重要的第一印象，如果出现缺陷，将会严重影响企业、品牌形象。1.2设计方案。针对包装质量缺陷，设备原机自带以及技术改造加装了很多相应的检测器，其中有一类是利用光电传感器对包装材料的颜色进行检测来实现区分合格与缺陷的目的。受机型生产年代、检测器发展、材料颜色等因素制约，特别是对于颜色接近、反光强烈的材料，目前，设备在用的光电式颜色传感器精度已不能满足产品质量的要求，造成缺陷烟包流入市场。因此，采用更高精度的颜色检测技术解决原有光电传感器精度低、误差大的局限，能够准确区分包装材料颜色差异，并通过控制系统将缺陷烟包准确剔除已成为当务之急。

2系统整体方案

2.1设计思路。我厂目前在用的GD系列包装机的颜色传感器主要利用生产过程中商标纸、内框纸等缺失或破损后会露出内框纸或铝箔纸甚至烟支的特点，采用光电颜色传感器作为检测元件对商标纸、内框纸及铝箔纸的颜色差异进行检测，达到识别缺陷的目的。但是，由于传统的颜色传感器受单色光波的限制，光谱波长单一，仅能检测出光强度的差异；而同色系的颜色只有很小的明暗差，光强度几乎没有差别，例如好猫（猴王磨砂）的商标纸、内框纸、铝箔纸，多个牌号的内框纸和铝箔纸均为金色（如图1），而且表面光滑、反光强烈，在用的颜色传感器根本无法精确区分它们之间颜色的差别。因此，本项目选择的传感器必须是高精度的颜色传感器，能够精确识别各种颜色之间的差异。本项目运用高精度颜色检测技术来解决GD系列包装机存在的商标纸、内框纸破损、丢失等质量缺陷，并由可编程控制器（PLC）进行数据处理后将缺陷烟包准确剔除。分为检测系统构建、传感器等部件选型、程序设计、安装调试等四步开展研究设计。核心内容是采用精确识别各种颜色差异的高精度颜色传感器，达到准确识别缺陷的目的。光电颜色传感器已经广泛应用于包装、装配等自动化设备中。烟草行业也大量使用光电颜色传感器进行生产在线监控。比如我们常见的KEYENCE系列、SICK系列、OMRON系列光电传感器等。这类传感器由于光谱波长单一，仅能依靠光强度差别进行分析对比，检测一种或两种颜色，并且对于特别接近的颜色区分效果不佳。2.2任务目标。此次的课程设计题目是设计一个ZB47商标纸质量检测器，为了解决一种烟包正面商标纸缺陷所导致的缺陷烟包流入市场的问题。该系统需要实现下述功能：在设备生产运行时，检测器能够准确识别有缺陷的烟包与正常烟包的差异。检测到缺陷的烟包时，在剔除缺陷产品的位置将其剔除，并记录下次品数量。2.3系统方案选择。本设计控制原理为：设备运行后，检测器将检测到的信号和正常的烟包数据进行比对，输出信号经过A/D模块转换后将信号输入可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器将信号进行处理，对不正常的烟包输出剔除使能信号控制剔除电磁阀将缺陷烟包剔除以达到检测目的，同时，将剔除数据发送至计数器进行统计。

3系统硬件设计

3.1硬件选择与元器件介绍。（1）PLC型号的选择。由于ZB47包装机组原机控制系统是不对外开放的，无法写入控制程序；因此，就需增加可编程控制器，引进原机编码器和相关封锁信号以及原机剔除信号等。而ZB47包装机组加装的综合检测系统具备开放的可编程控制器、人机界面、编码器等硬件，软件控制程序可以编制写入，只需增加相应的检测器、安装支架等，编写相应软件，技术难度、成本、周期都能适当减小。因此，我们选择综合检测系统PLC作为此次设计的可编程序控制器，型号为OMRONCJ1W-PA202。（2）检测方式的选择。在对比出现质量问题的烟包与正常烟包的外观可知，次烟包的正面商标纸部分缺失，但是，透明纸完好无损。烟盒主要分为商标纸、内框纸和铝箔纸。缺陷烟包商标纸缺失后露出内框纸和铝箔纸，采用光电传感器作为检测元件对商标纸、内框纸及铝箔纸的颜色差异进行检测，能够达到识别缺陷的目的。但目前所用的传感器性能精度不够，需要寻找精度更高的传感器作为检测元件，实现精确检测的目的。（3）传感器型号的确定。通过查找大量的技术资料，对比多种传感器的性能特点、参数以及应用领域，最终选择一款采用“白色LED”光源检测距离为30～500mm的光电传感器（型号LR-W500C），与只使用红色LED光源的传感器不同，LR-W500C使用白色LED（如图2）和全色光谱，可以可靠且稳定地区分更大范围的目标物。通过以上对光电传感器的应用和投光波长范围分析，最终选用“白色LED”光电传感器LR-W500C作为YB517商标纸检测器的检测元件。3.2设计安装支架。（1）设计底座及固定轴，确定安装位置。（2）设计传感器安装背板、夹块，确定轴加持固定方式。使检测器安装角度可以灵活调整。

4软件设计

4.1主控制程序。4.2移位寄存器程序。4.3剔除程序。4.4人机界面设计。检测器命名为517商标纸检测，当出现缺陷烟包时，显示屏界面上显示“517商标纸”故障，并应在“故障统计”页面的“517商标纸检测”项增加数量。在触摸屏上“设定开关”页面，可以对该检测功能进行开启和关闭。

5系统调试

5.1PLC测试。程序编写后，使用编程工具把程序写入PLC中，用实验室的开关板与试验台输出指示灯模拟输入信号和输出信号，进行程序的初步调试。5.2检测器测试。首先，将LR-W500C传感器外接直流电源进行静态测试，参数调整设置后，对好猫（猴王磨砂）商标纸、内框纸、铝箔纸三者分别进行检测。其中，商标纸的检测数据范围是910-990、内框纸的检测数据范围是305-420、铝箔纸的检测数据范围是95-200。在ZB47YB517小包机成型轮前第三包烟工位上方安装传感器。调整后运行设备，利用商标纸正面缺失缺陷烟包进行验证，检测器检测到此类缺陷烟包后，该烟包在YB517原机剔除器处被自动剔除。之后，又进行了多种方式的验证（包括连续多盒、间断多盒等），检测器均能准确检测出缺陷烟包并剔除。缺陷烟包剔除同时：（1）综合检测系统显示屏“故障显示”页面上显示“517商标纸”故障，并在“故障统计”页面的“517商标纸检测”项数量加1；（2）在触摸屏上“设定开关”页面，可以对该检测功能进行开启和关闭。5.3效果验证。进行为期1个月的3班连续点检测试，测试商标纸检测器在ZB47机组使用的有效性和稳定性，通过测试表明，项目设计的检测器能够精确检测、剔除商标纸出现的破损、丢失等缺陷烟包，测试准确率为100%。

6结语

本论文通过探索设计一种新型商标纸质量检测器，将高精度颜色检测技术应用于GD系列包装机的包装材料质量检测环节，解决原有颜色光电传感器精度低、误差大的局限，能够精确检测包装质量缺陷，并利用数据处理将缺陷烟包准确剔除，该项目对保证卷烟外观质量的稳定性有着重要意义。

参考文献:

[1]袁小露.我国外观设计专利授权标准研究[D].湖南:湖南大学,2013.

光电传感器范文篇4

1、系统的工作原理

本系统以十字路口等待绿灯的车辆滞留量来确定该方向是否繁忙。在十字路口的东南西北四个方向的近端（人行横道附近）和远端（相距近端约100米处）各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。以南北方向为例，每当车辆驶近十字路口，必须先通过远端的传感器N1或S1，这时传感器将对车辆产生一个脉冲信号传送至PLC内通过计数器进行加1运算，此时如果信号灯仍为绿灯，车辆继续前行通过十字路口则必然经过近端的传感器N2或S2，同样传感器对车辆产生一个脉冲信号传送至PLC内通过计数器进行减1运算。最终，PLC对传感器N1和S1脉冲信号的计数就可记录驶近路口的车辆数X，PLC对传感器N2和S2脉冲信号的计数就可记录驶出路口的车辆数Y。为了简化运算，将两个相对方向（南与北、东与西）X、Y的数值合并为一组，那么南北方向车辆的滞留量Z1=X-Y。同理可得，PLC通过对传感器脉冲信号的计数就可得到东西方向车辆的滞留量Z2。通过计算车辆的滞留量Z1与Z2的差值，从而决定对绿灯进行延时控制。将此差值设为三个区间进行判断如下：如果Z1-Z2>10，则南北方向繁忙，东西正常，南北直行绿灯延长10秒，南北左转绿灯延长10秒。如果Z1-Z2<-10，则东西方向繁忙，南北正常，东西直行绿灯延长10秒，东西左转绿灯延长10秒。如果-10≤Z1-Z2≤10，则视为正常情况，交通信号灯控制按固定周期变换。车辆驶过产生的脉冲计数、车辆滞留量的双向比较以及绿灯延时时间的控制全部由PLC来完成。各传感器时刻检测车辆，在一个红绿灯周期中，每当东西或南北绿灯亮之前，PLC都要依据脉冲的计数判定东西、南北的车流规模，然后根据以上智能控制原则，调整绿灯时长。

2、智能化控制系统的实现方法

目前交通灯控制的设计方案有很多，有采用CPLD数字集成电路实现交通信号灯智能控制的设计，有采用单片机实现对交通灯设计的方案。而本智能系统采用传感器与PLC相结合，通过软件编程实现可以根据十字路口车流量来自动调节绿灯时间的智能控制系统。

2.1硬件设备的选择

本系统在设计过程中强调化繁从简，只涉及两种硬件（PLC和传感器）。但是选择的种类还是比较繁多，下面从经济节约的原则出发，对以上两种硬件进行选择。

2.1.1传感器

传感器的类型主要可分为温度传感器、压力传感器、光电传感器、位移传感器等。为了能够科学准确的统计车流量，本系统采用具有精度高、反应快、非接触的光电传感器。而且光电传感器的结构简单，形式灵活多样，在很多检测和智能化装置中应用非常广泛。光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。它可用于检测直接引起光量变化的非电量（如光强、光照度等），并将其转化为电信号。本智能控制系统就是利用光电传感器的这一特点来检测十字路口各方向的车流，当有车辆经过时，光电传感器就会发出一个脉冲信号并传输至PLC，PLC通过对脉冲信号的计数就可得到各方向的车流量，然后PLC通过一定的原则根据各方向车辆滞留量的大小自动调整相应的绿灯时间，从而实现交通信号灯的智能化控制。

2.1.2PLC

本系统设计时采用三菱的FX2N-32MR机型，该PLC有16个输入点和16个输出点，性能高体积小，完全可以满足设计需要（。图2所示）表1表2表3

2.2系统设计

本系统由启动开关控制。正常情况下，先南北直行绿灯亮20秒后闪烁3秒，然后黄灯亮2秒转为红灯，同时南北左转绿灯亮20秒后闪烁3秒，然后黄灯亮2秒转为红灯，此时东西直行绿灯亮20秒后闪烁3秒，黄灯亮2秒转为红灯，同时东西左转绿亮20秒后闪烁3秒，然后黄灯亮2秒转为红灯，如此往复。当某个方向繁忙时，该方向直行绿灯延长10秒，左转绿灯延长10秒，其余时间不变，再循环。本系统输入设备需要10个输入端，其中手动按钮2个，分别为启动和停止。其他8个输入端作为东西南北方向八个传感器的脉冲信号输入。输出信号灯采用双色LED显示，一个方向上有两个信号灯分别为左转信号灯和直行/右转信号灯，共计8个输出端。由于采用LED双色显示，因此红和绿同时亮则为黄色信号灯。I/O分配如表1所示。输出端口的赋值含义如表2所示。系统软件设计的语句表(如表3)。

光电传感器范文篇5

1.1送料机构（1个）送料机构中，只有出料口有一个物料检测传感器，它用于检测出料口位置处有无物料。在运行中，如果它检测到物料，则发出信号到PLC，PLC内部程序指挥送料机构开始送料动作；如若它没有检测到物料并保持若干秒钟，则应让系统停机然后报警。这个传感器属于光电漫反射型传感器，简称光电传感器，主要为PLC提供一个输入信号，判断是否驱动送料机构执行下一步动作。

1.2机械手搬运机构在这部分机构中，装有较多的磁性传感器用作多个不同的位置检测，它需要在前点和后点各装一个，以便检测气缸伸出和缩回的位置是否到位。例如，提升气缸、手臂伸缩气缸以及分拣机构的三个手指伸缩气缸就分别各装有5对磁性传感器。在运行中，当磁性开关检测到气缸准确到位后，则发出信号到PLC，PLC内部程序指挥相应部件执行下一步动作。值得注意的是，在机械手手爪处单独安装有一个磁性传感器，若手爪为夹紧状态，则有信号输出，指示灯亮；反之，手爪松开则无信号输出。

1.3物料传送和分拣机构在这部分机构中，落料口附近与出料口一样，需要安装一个物料检测传感器，检测是否有物料在传送带的起始端。在运行中，如果它检测到物料，则发出信号到PLC，PLC内部程序启动电机驱动传送带；若检测为无料并保持若干秒钟后，停止传送带。当物料在传动带前进时，有三个传感器逐一检测物料的材料性质，先是通过一个电感式传感器，它可以检测到金属材料，发出信号至PLC，启动推料一执行推料动作。为保证检测的灵敏度，检测距离需调节为3～5mm。若物料不是金属，将继续前行至后面的两个光纤传感器处，它们主要用于检测塑料，并区分黑、白两种不同颜色。对于不同颜色的塑料，光纤传感器的灵敏度是不同的，可以通过调节光纤放大器来区分塑料的不同颜色。

2传感器应用说明与注意事项

2.1常用传感器光电传感器由光源、光学通路和光电元件三部分组成，具有使用简单、性能稳定、抗干扰强的特点，常采用光电器件作为检测元件，如光敏三极管。使用时应注意将光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面保持平行，且距离应保持在规定的范围内。电感式接近传感器由即振荡电路、开关电路和放大输出电路这三部分组成。当接通电源时，震荡器在传感器感应面产生一个交变的磁场，当金属物料接近传感器感应面时，金属中产生的涡流会改变磁场，根据磁场的变化来判断是否有金属物体接近。

2.2磁性传感器该实训装置中的磁性传感器均为DC24V带指示灯有触点开关，所以也叫磁性开关，它通过机械触点的动作进行开关的通断。从设计、加工、安装、调试各方面来看，用磁性开关检测活塞位置比使用其他限位开关方式简单、省时。安装时，要避免冲击，开关的导线不要随气缸运动；控制信号线不要与电力线并排在一起，避免误动作。

光电传感器范文篇6

关键词:传感器;拨码开关;演示

传感器在中学物理教学中有一定的章节要求，在高考中涉及的分数较少，其工作原理相对中学生而言难度较大，因此传感器的教学是中学物理教学的一个难点而非重点内容。如何用少量的学时使学生掌握传感器的工作原理与应用是中学物理教师较为头疼的一个问题，本文设计了一个中学物理传感器示教板，通过对光敏传感器、热敏传感器、电容位移传感器、霍尔传感器等传感器的演示，可以加深学生对传感器工作原理的理解，有利于学生掌握传感器的基本应用。示教板的制作可作为物理专业、电信专业大学生实习、实训项目，可培养大学生的动手能力、思维能力［1－2］和创新能力［3－4］。

1几种传感器的基本原理

传感器可以把不易测量的量转换为容易测量的量，因为电学量具有容易保存、传输、处理、显示等优点，所以经典的传感器通常是把非电学量转换为电学量。中学物理教学中涉及到的传感器主要有光敏传感器、热敏传感器、电容位移传感器、霍尔传感器等。光敏传感器［5－6］主要是光敏电阻或光敏三极管。光敏电阻、光敏三极管的原理有光电导效应和光生伏特效应，光电导效应是在光线作用下，电子吸收光子能量从束缚状态过渡到自由状态，从而引起材料电阻率变化;光生伏特效应是在光线作用下能够使物体产生一定方向电动势的现象。热敏电阻［7］是半导体的电阻值随温度变化的一种热敏元件，通常由一些金属氧化物采用不同比例的配方，经高温烧结而成。热敏电阻有三种:负电阻温度系数热敏电阻、正电阻温度系数热敏电阻和在某一特定温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻。热敏电阻电阻温度系数大，灵敏度高，结构简单。但它的阻值与温度变化呈非线性，且稳定性较差。霍尔传感器［8－9］利用霍尔效应产生电动势。霍尔效应是指置于磁场中的静止载流导体，当通过导体的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，该电动势称霍尔电势，半导体薄片称为霍尔元件。

2传感器输出电路

传感器厂家通常将传感器的敏感元件集成在一起作成传感器集成模块，中学物理中涉及到的集成传感器模块如图1所示，图中所示模块分别为光敏电阻模块、热敏电阻模块、光电传感器模块、霍尔传感器模块。传感器模块通常有3个或4个管脚，一个为电源Vcc，一个为GND，一个为数字信号输出DO，4个管脚的传感器模块还有一个模拟信号输出管脚AO。图1集成传感器模块传感器模块的内部电路如图2所示，以光电传感器模块为例，电源电压为5伏，光电管的输入端为一个发光二极管，它串接一个1K的保护电阻接电源两端，光电管的输出端为一个光敏三极管，它串接一个10K的分压电阻接电源两端，其分压值送入比较器的同向输入端，10K的固定电阻和可变电阻分压值送入比较器的反向输入端，比较结果输出数字信号DO，光敏三极管上直接输出模拟信号AO。有物体遮挡光敏三极管时，光敏三极管阻值变大，送入比较器同向输入端的电压值变大，输出数字信号DO为高电平。

3传感器示教板电路设计

传感器示教板电路如图3所示，传感器示教板电路包括传感器模块、排针座、排针、拨码开关、三极管、继电器、蜂鸣器等。排针座、排针、拨码开关、三极管、继电器、蜂鸣器焊接在万能板上，排针座有4组，可以插拔4个传感器模块，排针座和排针对应管脚相连，排针通过插拔杜邦线进行电路连接或信号测试，拨码开关有两个，前一个用于信号的4选1，后一个可把信号分为2路，一路信号可通过继电器控制发光二极管［10］，另一路信号可通过继电器控制蜂鸣器，可以设计多路信号，比如控制电动机、数码管等。图3传感器示教板电路焊接好的传感器示教板实物如图4所示，演示时，根据教学内容可在排针座上面插入4个不同类型的传感器，通过前一个4选1拨码开关可以方便地选取不同传感器的输出信号，通过后一个拨码开关可以方便地把信号送入不同控制电路，观察不同传感器的不同控制效果。根据教学需要，可以演示控制LED灯或是蜂鸣器。电路还可以进行拓展，例如增加传感器控制电动机、风扇、数码管等环节。图4传感器示教板实物。

4结语

光电传感器范文篇7

关键词：塔式起重机信息融合单片机状态监测

目前在国产塔机上仅配置了力矩限制器、位置限制、速度限制器等装置，其原理是当被监测参数超过某限制值时断电报警，实际上是一种安全保护装置，其缺点是：

（1）不能实进监测塔机的运行参数，因而不能将塔机的运行状态及进显示给司机，以便及时调整。

（2）运行参数的监测基一是单独进行，不能在计算机统一管理下对诸多参数实施同步监测，协调处理，综合判断。

（3）这些保护装置长期使用后其自身的可靠性大大降低，是旦失灵，司机又无法知道。

多传感器信息融合是80年代国外军事和机器人领域率先提出来的一项高新技术，其基本原理是充分利用多个传感器资源，对观测到的有关同一目标的信息进行合理支配和使用，把多个传感器在空间或时间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合，以获得对被观测目标的综合的最佳估计。与单一传感器系统相比，多传感器信息融合系统具有以下优点：

（1）信息量大。大量的信息的融合和综合能减小系统的不确定性，从而提高精度。

（2）很好的容错性。在传感器有误差或失效的情况下，也能有较高的可靠性。

（3）能获得单个传感器无法感知的特征信息。

我们针对目前国内塔机运行参数监测仪器的不足，并考虑到塔机运行状态的识别以及故障诊断的需要，利用了塔机的结构特点，在不改变塔机结构和不增加许多辅助装置的前提下，研制了基于信息融合和单片机技术的塔机运行关态监测系统。

1系统组成

图1是自繁荣昌盛式塔机的结构简图，塔机工作时的运行部分主要有起升机构1（见图2），回转机构2（见图3）和小车变幅机构3（见图4）。

图2起升机构

1.电动机2.联轴器3.制动器4.减速器5.卷筒6.吊钩7.滑轮组8.离合器9.拉力传感器10.光电传感器11.导向轮

图2中，安装在滑轮组7上的拉力传感器9将起重量G转换成电信号后送到A/D转换器与单片机接口（见图5）；导向轮11的转角变化能反映起重物G的起吊位置和速度，光电传感器10能将导向轮11的转角变化检测出来并转换成电信号送到单片机INT0引角（见图5）。

图3中，电动机1通过减速器3和小齿轮4驱动回转支承装置5中的大齿轮回转，带动上部旋转，小齿轮4的转角变化能反映塔机的回转角度和速度的变化，电涡流传感器6能把小齿轮4的角度变化检测出并变换成电信号送到单片机P3.0引脚（见图5）。

1.电动机2.制动器3.少齿行星传动减速器4.小齿轮5.回转支承装置6.电涡流传感器

图4中，变幅小车状有电涡流传感器3，当变幅小车在塔机吊臂上行走时，电流传感器能检测到吊臂上等间隔布置的腹杆数并送到单片机INT1引脚（见图5）。

1.起升卷扬2.塔机吊臂3.电涡流传感器4.小车牵引卷扬5.变幅小车6.吊臂复杆

2系统工作原理

2.1起重理G检测

将拉力传感器串接在定滑轮吊绳固定端的适当位置，由动态应变仪交吊重转换为电压信号，然后由A/D转换器进行转换，从而测量起吊的重量，当重量超过额定置时，保护装置动作并发出报警信号。

2.2变幅小车位置L及瞬间速度V1检测

在变幅小车上安全电涡流传感器（见图4），传感器与吊臂上的腹杆垂直。小车运行时，当电涡流传感器经过腹杆时会产生一负脉冲，通过对脉冲进行计数及任意两个脉冲之间的时间差进行定进，可计算出小车的瞬时位置及速度（吊臂上任意两腹杆间的距离是相等的）。如图5所示，将电涡流传感器输出信号与89C52的INT1相连，对该引角上的脉冲进行计数，可获得小车通过腹杆的个数，由T1引脚对任意两个脉冲的时间间隔进行定时，可检测出小车经过两个腹杆所用的时间，由P1.4、P1.5引脚检测小车向前有向后运动。当小车速度超过最大允许值时，保护装置动作，并发出报警信号。

小车位置L1=L0±n×S,小车速度V1=(L1-L0)/Δt

式中L1——本次脉冲小车位置，L0——上次脉冲小车位置，n——脉冲个数，S——两腹杆间的距离，Δt——两个脉冲间的时间距离。

2.3吊重位置H及速度V2检测

将图2中导向轮轴上安装一圆盘，在圆盘上加工出若干个小孔，光电传感器与圆盘垂直，当塔机起长时，每当小孔转到与传感器相对的位置，都会产生一个脉冲。由脉冲的个数及任意两个脉冲之间的时间间隔，可计算出起升位置及速度。当起升速度超限时，保护装置动作并发出报警信号。检测进，由P1.1、P1.2检测重物运动方向，由INT0检测脉冲个数，由T0对任意两个脉冲的时间间隔进行定时，见图5。

起吊位置H1=H0±n×l

式中H1——本次脉冲重物位置，H0——上次脉冲重物位置，l——每经过一个脉冲重物运动的距离起吊速度V2=(H1-H0)/Δt式中Δt——两个脉冲间的时间间隔。

2.4动态力矩M检测

当小车的位置及吊重检测出来后，运行时的力矩为M=L×G。

将运行时的动态力矩实进地显示给司机，并与该位置时的额定力矩相比较，可控制小车的运动。当力矩超限时保护装置动作，并发出报警信号。

2.5塔机回转角度α、回转速度V3检测

在回转机构的小齿轮上安装一电涡传感器，塔机回转时，小齿轮每转过一个齿都会产生一个脉冲，通过对脉冲计数及任意两个脉冲时间间隔进行定时，可计算出塔臂回转角度和速度。当回转速度超限时，保护装置动作，并发出报警信号。

由P1.3、P1.7检测塔机的回转方向，由P3.0对脉冲进行计数要可得到回转角度，由T2对脉冲之间的时间间隔进行定时，可计算出回转的速度。

回转角度α1=α0±n×β，回转速度V3=(α1-α0）×r/Δt

式中α1——本次回转角度，α0——上次回转角度，n——回转齿数，β——每回转一齿对就的角度，r——回转半径。

3基于多参数信息状态的监测原理

我们研制的监测系统是一种电子显示监测系统是一种电子显示监近系统，客观存在通过塔机实际工作时所产生的信号和预先储存的安全工作数值进行比较，达到报警保护目的。如图6所示，塔机要作时，当起重量，工作幅度，小车运行速度等参数接近安全工作数值时，系统发出报警信号，正常工作时，安不断地在司机室显示上述各项监测数值。

4结语

本系统已完成试验开发阶段，正时一步完善，推向实用，它的主要特点是：

（1）能在一个显示屏上随时监测到反映塔机运行状态的多种运行参数：起重量，起重力矩，起升速度及位置，小车变幅位置及速度，塔臂回转角度及速度等。

（2）当被监测参数超过设定限值时，可报警或断电停机；并能自动记录起重朵出现意外的运行参数状态。

光电传感器范文篇8

关键字：单片机LED大屏幕滚屏显示

AbstractThislargeLEDdisplayscreensystem,basedonchipmicrocomputerAT89S52,iscomposedbythefollowingfunctionalmodules:keyboarddisplaying,soundphonating.photoelectricityuntouchedswitch，temperaturegathering,timingbell,Accordingtothebasicrequirementsofthesubject,oursystemstressesontherealizationoftimedisplayingandlargescreendisplaying,Furthermore,wealsoextendtheprimaryfunction,addingnewfunctions,suchasthesinglechipperipheralports,temperaturegathering,untouchedring-stop,scrollscreendisplay,soundtiming.andsoon.

Adoptingtheideaofhardware-to-software,mostofthosefunctionsarerealizedbysoftwares,whichmakestheelectrocircuitmoreconciseandthesystemmorestable,

Thedesignachievedandevenexceededalltherequiredbasictechnicalindexes

Keywords:chipmicrocomputerlargescreendisplaysystem

scrollscreendisplay

1任务设计

1.1基本要求：设计并制作LED电子显示屏和控制器。

1.1.1自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏；

1.1.2自制显示屏控制器，扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制，显示屏显示数字和字母亮度适中，应无闪烁。

1.1.3显示屏通过按键切换显示数字和字母；

1.1.4显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子，通过按键切换显示内容；

1.1.5能显示4组特定汉字组成的句子，通过按键切换显示内容。

1.2发挥部分：

1.2.1自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏；

1.2.2LED显示屏亮度连续可调。

1.2.3实现信息的左右滚屏显示，预存信息的定时循环显示；

1.2.4实现实时时间的显示，显示屏数字显示：时∶分∶秒（例如18∶38∶59）；

1.2.5增大到10组（每组汉字8个或16个数字和字符）预存信息，信息具有掉电保护；

1.2.6实现和PC机通讯，通过PC机串口直接对显示信息进行更新（须做PC机客户程序）；

1.3创新部分

1.3.1室温的测量

1.3.2定时闹铃

1.3.3整点报时

1.3.4非接触止闹

2、方案论证

2.1显示部分:

显示部分是本次设计最核心的部分，对于LED8*8点阵显示有以下两种方案：

方案一：静态显示，将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0和1表示,若为0,则表示LED无电流,即暗状态;若为1则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有LED的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。

方案二：动态显示，对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。动态显示方式方式,可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式,复用的程度不是无限增加的,因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短,发光的亮度等因素.我们通过实验发现,当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率)为50Hz,发光二极管导通时间≥1ms时,显示亮度较好,无闪烁感.。

鉴于上述原因,我们采用方案二

2.2．数字时钟

数字时钟是本设计的重要的部分。根据需要，可利用两种方案实现。

方案一：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。

方案二：本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。

基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。

2.3温度采集部分

能进行温度测量是本设计的创新部分，由于现在用品追求多样化，多功能化，所以我们决定给系统加上温度测量显示模块，方便人们的生活，使该设计具有人性化。

方案一：采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测小于1摄氏度的信号是不适用的。

方案二：采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为0.5摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。

基于DS18b20的以上优点，我们决定选取DS18b20来测量温度。

2.4芯片的选择

方案一：采取并口输入，占用大量I/O口资源

方案二：选取串口输入，使用较少。所以我们选用串口输入。串口输入我们可以选用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。但是74HC595和74LS164两种芯片必须加驱动才能驱动LED，而TI公司的DMOS器件TPIC6B595,除具有TTL和CMOS器件中移位寄存器595的逻辑功能外,其最大的特点是驱动功率大,可直接用作LED的驱动。

综合以上比较，我们选取TPIC6B595来驱动LED点阵。

2.5闹铃方式的选择

方案一：采用蜂鸣器闹铃，当到设定时间时，单片机向蜂鸣器送出高电平，蜂鸣器发生。采用蜂鸣器闹铃结构简单，控制方便，但是发出的闹铃声音单一。

方案二：采用录音放音芯片1420闹铃，先对录放音设备录入一段音乐，当到设定时间时，单片机控制录放音设备放音。采用录放音电路铃声可以自己预先设定一段自己喜欢的音乐，符合电器设备人性化的要求。且1420芯片可以分段录音，还具有语音报时功能。

基于录音放音芯片1420的以上优点，我们决定采用录放音设备闹铃。

2.6止闹方式的选择

一般钟表都具有闹钟功能，到设定时间，便自动启动闹钟，发出音乐提醒人们，再由人按下止闹按钮停止闹钟工作。一般每天只能设置一次闹钟、并要由人按下按钮止闹，使用不是很方便。

智能处理器应用可改变这种状况，一天可按自己需要设置闹钟的开关、多次闹钟设置并可用非接触方式止闹。

方案一：采取远程红外遥控止闹，遥控器发出特定红外信号时，单片机接受到信号，向发音设备发出停止信号止闹。红外遥控止闹控制距离远，但是价格昂贵，增加了制造成本。

光电传感器范文篇9

关键词：照明系统；感应器

热辐射动车组的卫生系统满足了广大旅客途中使用卫生设备的需要，提供了一整套模块化的产品。然而卫生系统在满足人们需求的同时，也存在着许多的问题，卫生间一直亮灯，利用传感器技术，将CRH3型动车组卫生照明系统的设备与其相结合，从而实现卫生系统的智能化、自动化，在为人们提高更优质服务的同时，减少了不必要的人为浪费和故障维修成本。

1现CRH3动车组照明系统

CRH3型动车组卫生间的顶部射灯光源是LED灯的形式，射灯的安装电路自带直流变压器，将DC110V转换成DC12V的电源给顶部射灯的驱动机构供电，带动灯珠发光，使厕所照明。由于CRH3型动车组卫生间射灯未设置开关按钮，故只要充电机、蓄电池满足供电条件，这给射灯会一直处于打开状态，对列车的耗能与环保造成了一定的影响。

2优化设计

为了解决这种情况，我们采用红外线感应器的原理对卫生照明系统进行优化设计，做到人来灯亮，人走灯灭。热释电传感器是一种利用元件的热释电性来使晶体的NP两端产生数量相同，但方向相反的电荷，通常意义上，晶体在空气中附带的电子所产生的束缚不能够直接的显示出来，因此，在没有外界热辐射的时候，呈现出不显电性。而只有当外界环境发生改变时，晶体内部结构中的正、负电荷发生相应的位移，从而使表面的束缚电荷发生变化，呈现出显电性。自动照明装置的原理是根据HN911热释电器内部电路模块的导通来实现此功能的，但热释电感应器感应到人的到来时，NP两端的电荷开始位移，导通后输出一个检测信号。检测信号经过放大器对其放大，比较器对比信号从而输出一个信号给输出端1、2位。正常情况下，1位端为低电平，2位端位为高电平，人体经过时，1位端为高电平，2位端为低电平。外部设有专门对HN911的模块供电的电源3位端，给放大器调节增益的4、5位端以及6位接地端，电路中还设有对输出位的延时控制器，到达延时通断电，如图1所示。HN911控制的自动照明装置典型的电路原理图如图2所示，其中1为输出端，2为接地端，3为电源端，4为定时设定端。核心元件是SF5D-M1光电固态继电器，一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。当HN911模块检测到人体时，1位输出高电平，稳压集成电路78012电路稳压，与1路形成一个回路，使得SF5D-M1光电固态继电器的输入端二极管得电，从而使光敏三极管受到光照，有电流导通，三极管饱和导通，从而输出电流，使得灯发光；当HN911模块没有检测到人体时，1位输出低电平，灯不发光，从而实现人来灯亮，人走灯灭。

3结束语

将HN911模块电路与热释电传感器串联安装到卫生照明系统电路，并预留一个凹槽给传感器安装，位置在卫生间门的顶部，当人进入卫生间第一时间接收到信号亮灯，将自动照明系统的原理嵌入到CRH3型动车组的厕所射灯电路之中，可以达到预先的自动化效果，从而节约动车组卫生系统耗电量。

参考文献

[1]王卫兵，张宏，郭文兰.传感器技术及其应用实例[M].北京：机械工业出版社，2015：53-60，76-83.

[2]崔婧美.新一代高速动车组卫生间的设计[J].科技促进发展，2012，12（11）：63-67.

光电传感器范文篇10

关键词：松头；红外；MAX脉冲；DSP、滑动平均

一、引言

质量就是生命[1]，企业为保证产品质量，赢得市场，在产品生产线上，广泛采用各种技术手段进行产品质量控制。烟支的松头、缺嘴、翘边质量缺陷会引起消费者抱怨，严重影响产品在消费者心目中的形象。香烟的烟支质量检测方式有机械检测[2]、电容检测[3]、光电检测[4-6]、视觉检测[7-8]等方式，机械检测容易因弹簧疲劳应力下降导致误检，且机械接触容易对烟支造成二次损伤。电容检测因烟丝量变化引起的电容值变化较微弱，使得信号的环境稳定性差且信噪比差，检测准确度低。光电检测具有反应快、灵敏度高等优点被广泛应用，本系统也将采用光电检测方案进行烟支质量检测，检测稳定性好且准确度高。

二、系统组成

该系统主要由检测装置、控制组件和上位机三部分组成，系统原理框图如图1所示，检测装置主要有平行光源产生电路、光电检测头、光电传感器、信号电缆等组成，控制组件由传感器信号处理电路，机器脉冲信号处理电路、CAN通讯电路、DSP及其电路组成，上位机由工控机和触摸屏显示器组成。当烟支在检测鼓轮上依次通过检测位置时，检测装置产生的电压信号进入控制组件的信号处理电路。DSP采集卷接机MAX时钟脉冲信号并在正确的时钟相位上完成对传感器信号的实时采集并计算信号的峰谷差值，判断烟支是否存在质量缺陷，向卷接机组控制系统发送剔废信号，并通过CAN总线将实时数据发送至上位机。剔废执行机构接收剔废信号并在正确的时钟相位上将废烟剔除。上位机通过CAN通信将门坎参数、剔废测点距离参数下发至DSP，并接收DSP上传的实时数据，生成信号实时曲线并形成废品报告。

三、系统硬件设计

（一）检测装置。烟支在检测鼓轮上依次通过，检测组件检测头安装在检测鼓轮旁边合适位置上，采用光电传感器检测烟支是否缺嘴、采用红外光电方式检测点燃端是否空松、采用平行光检测烟支是否存在翘边变形。缺嘴检测采用收发一体的光电传感器实现。松头检测采用四合一光纤检测头进行红外光的检测接收，微弱光信号经光电转换、电流电压转换，电压调理放大电路并最终输出。翘边检测采用电流可调的恒压源给发光二极管供电，二极管发出的光经涂有匀化材料的透镜组处理后转化为平行光，照射在待检烟支上，在检测端形成烟支外形的投影。在检测接收端选择精密光敏管进行检测，并经精密运放进行光电流I/V变换。烟支的翘边程度及点燃端空松程度转化为模拟电压信号表征，缺嘴与否转化为数字量信号表征。检测组件的电源输入与检测信号输出通过信号电缆与控制组件连接。信号电缆由6芯电缆和连接器组成，6芯电缆的定义为1：+15V电源，2：GND，3:-15V电源，4：缺嘴信号，5：松头信号，6：翘边信号。（二）控制组件。控制组件外部输入信号主要来自MAX码盘脉冲，检测组件缺嘴、松头、翘边信号、上位机下传的门坎、测点距离等参数。控制组件向外部输出信号主要是指示信号、剔废信号及向上位机传输的实时检测数据及废品信息。如图2所示，控制组件主要由供电、DSP控制、外部定时模块、数据、程序存储、数据通信等功能电路组成。其中供电电路由三路DC-DC模块组成，负责供电、电源隔离、电源指示功能。DSP控制电路主要由32位DSP处理器TMS320F2812构成，利用其内部ADC、EVB、定时器T0等资源，对输入的MAX码盘信号、烟支缺嘴信号、松头信号、翘边信号进行测量，经数据处理运算，判断待检烟支是否为缺陷烟支，实现烟支质量检测，同时完成CAN总线数据通信。外部定时模块主要由3路定时器组成，分别由DSP控制发出缺嘴剔废信号、松头剔废信号、翘边剔废信号，实现烟支剔废功能。数据存储电路主要由非易失性存储器组成，实现程序、内部参数的掉电保存。数据通信电路主要由CAN收发器组成，与DSP内部的CAN控制器一起实现可靠的CAN总线数据通信。（三）上位机。上位机由工控机和显示器组成，选择西门子工控机IPC627和14.1英寸彩色液晶屏G121XN01，另外选用AMT9542触摸屏使现场参数设置及检测实时曲线查看更便捷。工控机内置CAN通讯卡，通过CAN通信电缆与控制组件相连。

四、系统软件设计

（一）控制组件软件设计。控制组件首先采集卷接机MAX码盘MCP脉冲时钟信号。单支烟的生产检测需经过10个MCP脉冲周期，每个MCP脉冲周期内采样8次，则单支烟检测周期内共采集80组数据。将采集的数据送入CAN发送缓冲区，通过比较得到该检测周期内的信号峰值与信号谷值，计算出当前信号的峰谷差值OTn。采用滑动平均算法计算当前时刻的峰谷差值平均值AVGn。滑动平均算法实现如下，记录512个合格烟支的峰谷差值数据，累加和值和平均值根据这组数据计算，计算公式如下：SUMn=∑nn-511OTi（1）AVGn=SUMn/512（2）其中n为大于512的自然数，i为在区间[n-511,n]内的自然数。根据当前信号的峰谷差值OTn及计算的峰谷差值平均值AVGn结合上位机设置下发的绝对门坎、相对门坎参数判定当前烟支是否为正常烟支。如果为正常烟支，舍弃最早的一个峰谷差值数据，将当前峰谷差值数据保存并参与下次差值平均值计算。如果为缺陷烟支，控制组件根据MAX时钟脉冲和上位机设置的剔废测点距离参数，在正确的时钟相位上发出剔废脉冲及剔废指示信号。如图3所示为控制组件的软件流程图。（二）上位机软件设计。如图4所示为上位机软件流程图，首先进行系统初始化，当松头门坎、松头相对门坎、翘边门坎、翘边相对门坎、缺嘴剔废测点距离、松头剔废测点距离、翘边剔废测点距离等参数人为改变时，触发产生中断，通过CAN通信将参数下发至控制组件；上位机还需要通过CAN通信接收检测信号实时数据及废烟信息，根据检测信号实时数据绘制实时曲线，根据废烟信息形成废品报告。

五、结论

本文阐述了卷接机烟支质量检测系统组成及软硬件实现方法。经现场验证，该烟支质量检测系统检测准确性高，避免了不合格烟支流入下一生产环节，具有较好的实用价值和市场推广价值。

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