磁性零件在线式激光光电计数仪的设计

　　1　引　　言

　　中国是稀土原材料大国,外向型的磁性零件生产企业很多。磁性零件的生产具有大批量、多规格、小尺寸的特点,产品的计数有一定的难度。目前的计数方法主要有人工计数、称重计数、机电计数和光电计数等。在磁性零件生产中,前3种方式由于精度和效率的缘故,往往不能满足使用要求。而现有的光电计数方法一般都采用红外光源[1],光束发散性大,对于小工件计数,光束较粗,调整困难。另外,自动计数需要工件按一定规律排序,现有的传送带排序方式,对小工件不适用,零件会产生重叠,不能直接进行有效的计数。一般的振动上料装置可以用于小工件排序,但对于多品种、多规格的产品适应性差。以上方法也都存在速度慢的问题,不能适应大量计数的需要。

　　为此,我们设计了包括自动排料机构、激光光电传感器、计算机控制器构成的在线式磁性零件激光光电计数仪。该计数仪具有计数准确、快速和适应多种规格产品计数的特点。

　　2　系统的计数原理

　　系统的结构框图如图1所示。

　　光电管能把接收的光信号转换成与光功率成正比的电流,该电流经取样电阻转换成电压。当光电管在光直射下输出高电平,没有光照射下输出低电平。因此当有工件通过时光被遮挡住,光电管输出发生一次高低电平的变化,当连续有工件通过时将产生与工件个数相对应的脉冲,通过放大整形电路送计算机系统,当系统每检测到电平变化时使计数器加1,通过8279芯片在数码管显示。

　　3　硬件电路设计

　　硬件电路包括放大整形电路,单片机与键盘显示接口电路及激光光电传感器的设计等,如图1所示。

　　3.1　放大整形电路

　　该电路主要包括取样滤波电路及放大整形电路两部分。取样滤波电路由电阻电容组成,将光电管输出的电流信号转换为电压信号,并去除噪声。如图2所示,R1为取样电阻。无信号光源时,三极管截止,VO输出低电平;接收到信号光源的强光时,三极管导通,VO输出高电平。

　　放大整形电路主要由电压比较器构成,将光电管输出信号放大整形为标准的脉冲信号送后续电路。在放大整形电路后增加光电耦合器,利用它的电—光—电信号的变换,起到隔离两个系统地线的作用,使两个系统的电源相互独立,消除干扰带来的地电位波动所产生的影响;另一方面,光电耦合器的发光二极管是电流驱动器件,可以形成电流环路的传送形式。由于电流环电路是低阻抗电器,它对噪音的敏感度低,因此提高了系统的抗干扰能力,增强了系统的可靠性。

　　考虑到在现场环境下干扰光会对测试系统产生影响或输出伪信号或不能触发计数。为保证系统可靠性,在不同条件下,检测距离40cm时,对光电管的输出电压进行了测试,如表1所示,其中1、2分别为光电管在太阳光直射下和40W日光灯直射下的输出;3、4分别为布满灰尘的光电管和一般光电管在激光的直射下的输出。根据实验数据,电压比较器的参考电压选择2.5V。当光电管的输出电压小于2.5V时输出为低电平(0V),反之,大于2.5V时输出为高电平(5V)。这样既可排除外界环境对系统的干扰又将模拟信号转换成了数字信号。