光电计数系统的研制

　　0　引　言

　　光电计数器广泛应用于工业生产、实时监测、自动化控制等领域。一般的光电计数器采用红外感应器件,或者光电对射器件,其具有计数范围发散、计数狭缝窄、不适合体积大的固件计数等不足。

　　本文提出的光电计数系统计数方向明确、无狭缝大小限制、可对大体积固件计数,电路简单可靠,能够提供理想的计数值,适合应用于工业生产与控制。

　　1　硬件电路

　　系统的硬件电路主要由激光光源、脉冲形成、计数系统(含计数显示、溢出信号)三部分组成。系统框图如图1所示。

　　1·1　激光光源

　　激光本质上是一种频率极纯、极高的电磁流,其方向性好,照射和反射的能量集中。本系统的计数光源采用半导体点光源激光发射器。该发射器发出波长为650nm,光斑为点状(r<2mm),光功率P<3mW的红光激光束。

　　激光发射头工作电压:DC 3V工作电流: <30mA

　　1·2　脉冲形成部分

　　电路组成: (图2)

　　工作原理:普通状态下光敏二极管截止,呈高阻态,因此三极管T(9013)的基极偏置电压近乎为零,T截止,继电器释放,继电器常闭端接高电平,Vout端输出高电平。当激光照射到光敏二极管上时,光敏二极管导通。T的基极有偏置电压加入, T导通,继电器吸合,继电器触点接地,Vout端输出低电平。本电路利用光可通过(没有计数物)及光被阻挡(有计数物)来产生高低电平,形成计数脉冲。脉冲波型示意图由图3示。

　　T1:激光未被遮挡

　　T2:计数固件出现,激光被遮挡

　　T3:计数固件通过,激光未被遮挡,一个计数脉冲形成

　　1·3　计数系统部分

　　电路组成由图4示。

　　工作原理:应用单片机AT89C51,从P3·6口引入计数脉冲,通过P1口输出计数结果,并由数码管显示(显示范围00299);每次接收到脉冲信号系统都会将计数值与预设溢出值(由P2·0,P2·1, P2·2三口引入)进行比较,若没有超出溢出值则继续计数,若超出溢出值,则驱动发光二极管列(P1口)及蜂鸣器(P2·5口)报警,并通过继电器输出溢出处理控制信号(P2·6与P2·7口); P3·7口引入系统复位信号。

　　1·4　硬件设计应注意的问题

　　(1)光敏二极管应选用深色胶体封装形式,以便于滤除干扰光对计数系统的影响。或者将光敏二极管置于暗室,提高其对激光的敏感度。

　　(2)脉冲形成部分的继电器选用直流电磁继电器,工作电压12V,最大工作电流10A。