玻璃瓶计数器的光电转换电路设计

　　光电子产品以其灵敏度高,可靠性高等优点在生产、生活等各方面广泛应用。在玻璃瓶装生产线上,安装一个光源和光敏三极管,通过电路处理,生产线 上通过的玻璃瓶数量能够通过数码显示出来。装置采用光电转换电路来取得计数信号时,由于白色透明或半透明的玻璃瓶在遮住光源时会产生透射和折射,光敏三极 管的“亮电流”和“暗电流”变化范围较小,一般的方法不容易可靠完成信息的转换,并致造成不能正常计数。为此,笔者设计了一种适应透明物体的光电计数电 路,下面介绍光电转换部分的电路设计原理:

　　(1)为了消除玻璃瓶经过光敏三极管时由于透射和折射产生的干扰信号,采用了一级单稳电路(见图1),利用玻璃瓶前沿到达光敏三极管瞬间触发单 稳态电路翻转,并利用单稳态电路的暂稳期隔离光电信号,使玻璃瓶前沿以后所产生的折射和透射干扰不能进入计数电路,保证一个产品只产生一个计数脉冲。

　　(2)计数器要求计数脉冲不能太宽,如将单稳态电路的输出直接加到计数器,会产生两次甚至多次翻转。同时为使计数脉冲获得质量较好的上升和下降边沿,并且具有一定的幅度和宽度,采用了一级积分整形电路。

　　(3)为使电路供电简单化,统一采用5V直流稳压电源。

　　具体电路原理见图2。选用光敏三极管作为光电传感器,该元件灵敏度高、性能稳定,能够适合生产线复杂的工作环境要求。当传送带上没有玻璃瓶通过 时,光敏三极管受光直射呈低电阻,光电流很大,使Ib1≈0,BG1截止。这时Uc1=Ec(+5V),使二极管D反向截止。单稳态电路的静止状态是 BG2饱和,BG3截止。当有玻璃瓶通过的遮光瞬间,光电管呈高阻,Ib1增大,BG1饱和,Uc1从+5V下降到0 V(图3a),这个负跳变经RrCr微分得到一个负脉冲,使BG2截止,BG3饱和,也就是利用玻璃瓶遮光时光敏三极管的前沿跳变触发单稳态翻转。由于 CB的放电使Ub2逐渐上升,当上升到BG2的导通电压时,BG2才重新导通(图3b),电路又迅速恢复到静止状态。而此期内由于Ub2很小,玻璃瓶折射 和透射干扰对截止管BG2不起任何作用,起到了抑制干扰信号的作用,使得一个玻璃瓶只触发一次单稳。

　　积分型整形电路用五块7MY13型集成电路与非门以及R0,C0组成。常态时因BG3截止。Uc3≈Ec,YF1输出u1为低电平 “0”,YF2,YF3输出(u2,u3)都为高电平“1”(图3c,d,e,g),电容C0被充电至Uc(图3f)。当玻璃瓶前沿到来时,单稳电路翻 转,Uc3≈0,U1=“1”,虽然使YF2输出为“0”。但是C0经R0和YF2的放电需要时间,Uc0不能突跳为0。所以YF3的两个输入全为 “1”,输出U3为“0”。此后C0的放电使Uc0逐渐下降到YF3的关门电平(图3f中的Ug3),YF3输出U3又立即为“1”。此后经 YF4,YF5整形获得计数脉冲CP(图3h),其宽度t1由R0C0决定。