智能型面积测量仪

　　将不规则物体先分成若干矩形小块,然后求和即得到该物体的近似面积,矩形越小则精度越高。测量仪工作原理见图1,光源和光传感器分成2排平行地固定在支架上,被测物体在电机拖动装置拖动下水平、匀速地在光源和光传感器之间通过。当被测物体通过光源和光传感器时,有物体的地方光源被遮挡,对应的光传感器输出电平为“1”,否则输出电平为“0”。由计算机读取光传感器的信息,再统计“1”的个数,然后求和。

　　若光传感器之间的距离为a,单位时间被测物体移动的距离(即线速度)为v,光传感器“1”的个数为N,则每个小矩形面积为a×v,第i个单位时间测量的面积为

　　则被测物体的单张面积为

         式中,m是微型计算机的读入次数。

　　1　硬件设计

　　1.1　主机及接口板电路

　　以Intel 8031为核心,分别扩展1片EPROM27C256(固化程序)、E2PROM28C128(存放设定参数及保存测量历史数据)和RAM62C64。数据总线和控制总线采用74LS245和74LS125驱动。用1片74HC154产生光传感器三态缓冲器和打印机端口地址,最多可连接128个光传感器。同步传感器输出与8031的T1连接,见图2。由MC14538及外接RC构成“看门狗”电路[1,2]。

　　1.2　测量传感器

　　测量传感器是面积测量仪的关键部分之一,它的性能好坏直接关系到测量精度。图2中光传感器可以分为2种:一是光电传感器,它具有体积小、速度快、成本高等特点,安装条件要求高,适用于比较洁净的环境;二是光敏传感器,它以日光灯作为共用光源,其成本及对安装条件、使用环境要求都比较低。面积测量仪与测量传感器的接口电路可以根据具体情况任选其一。传感器接口电路见图3。

　　该测量仪有同步测量或异步测量方式可供选择。所谓同步测量方式(转速检测)是指在线检测电机的速度,根据电机速度计算出被测物体移动的线速度。异步测量方式是根据电机额定转速计算出被测物体移动的线速度,但电网电压的波动将影响测量精度。对于速度检测方法大体有3种:其一是脉冲盘式角度数字转换器,特点是精度较高,但脉冲盘较易磨损;其二是光电码盘数字转换器,特点是精度高、码盘无磨损、光源寿命短;其三是电感应接近开关,主要用于测量距离,特点是结构简单、安装方便且价格低廉,但用于转速测量较前2种方法精度偏

　　低。前2种方法适用于高速测量,由于本测量仪转速较低,因此,选用GEN21705接近开关。

　　1.3　键盘显示接口电路

　　键盘显示接口电路见图4,它由13个8段LED数码管、8个LED状态显示和8个按键组成。8个按键共定义了18种功能(上、下档加复合键)。13个LED数码管分上下2排,每2个数码管共用1个位选锁存器及驱动信号,位选择信号与按键连接,P1.5作为键的扫描信号。该电路省去了字型驱动及上拉电阻。硬件的简化使功耗降低,并巧妙地解决了大(25.4 mm)、小(12.7 mm)数码管共用1个位选择及驱动数码管的亮度问题。