一種新型斷條光電自停裝置的設(shè)計(jì)

U1軟件系統(tǒng)產(chǎn)生的38 kHz脈沖信號(hào)由GP4輸出，經(jīng)R3，T1驅(qū)動(dòng)L1發(fā)射紅外脈沖光信號(hào)。接收模組IRM接收到均勻間隔的連續(xù)脈沖時(shí)輸出低電平，U1控制GP2處于低電平，T3處于截止?fàn)顟B(tài)，接收器輸出電路呈高阻態(tài)。光路有棉條經(jīng)過時(shí)，光路被遮擋，作用到接收器的光脈沖信號(hào)出現(xiàn)暫時(shí)中斷，IRM輸出高電平，高電平持續(xù)時(shí)間等于被遮擋時(shí)間。U1將通過GP3循環(huán)檢測(cè)IRM的輸出，確定是否有棉條經(jīng)過光路或堵條遮擋光路。當(dāng)GP3為高電平時(shí)，U1軟件系統(tǒng)抗干擾確認(rèn)后，GP2輸出持續(xù)1 s的高電平，使輸出電路飽和導(dǎo)通，向自?？刂破魈峁┩＼囆盘?hào)。
實(shí)驗(yàn)證明，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下棉條斷裂下垂掠過光路的時(shí)間大于等于20 ms，微處理器軟件系統(tǒng)對(duì)IRM的輸出信號(hào)進(jìn)行軟件抗干擾處理，過濾高電平持續(xù)時(shí)間小于20 ms的輸出脈沖，使飛花干擾得到徹底抑制。檢測(cè)過程中，IRM僅用于接收并初步判斷是否有棉條經(jīng)過光路，其輸出信號(hào)并不直接控制輸出電路，而是送微處理器進(jìn)一步確認(rèn)。確認(rèn)過程一方面能排除干擾，另一方面還對(duì)發(fā)射電路反饋控制信息，以穩(wěn)定檢測(cè)，避免了干擾和輸出抖動(dòng)，因此接收與發(fā)射在檢測(cè)過程中具有反饋應(yīng)答的智能化特征。
2．4 自?？刂破麟娐吩?/b>
自?？刂破麟娐吩韰⒁妶D6，圖中IO1，IO2為接口接線端子；J11,J12為斷條停車?yán)^電器J1的觸點(diǎn)輸出；J21，J22為堵條停車?yán)^電器J2的觸點(diǎn)輸出；AC，AC為12 V交流電源輸入端子，輸入電壓經(jīng)全橋B1整流并經(jīng)C1，C2濾波后輸出直流電壓VCC，為J1，J2供電；VCC電壓還經(jīng)三端穩(wěn)壓器V1穩(wěn)壓后為發(fā)射接收單元提供+5 V電壓。IN1，+5 V，VSS為斷條檢測(cè)單元系統(tǒng)總線；IN2，+5 V，VSS為堵條檢測(cè)單元系統(tǒng)總線。L1，L2分別為兩種停車方式的動(dòng)作指示LED。三極管T1與電阻R2，R3構(gòu)成J1的驅(qū)動(dòng)電路，二極管D1用于保護(hù)T1，驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接IN1。三極管T2與電阻R4，R5構(gòu)成J2的驅(qū)動(dòng)電路，二極管D2用于保護(hù)T2，驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接IN2。
設(shè)四路斷條檢測(cè)單元的輸出分別為OC1，OC2，OC3，OC4；兩路堵條檢測(cè)單元的輸出分別為OC5，OC6，則斷條停車的條件為：

這種線“或”的邏輯接口設(shè)計(jì)，可方便地在總線上連接多個(gè)發(fā)射與接收單元，即無論哪一路輸出低電平，都會(huì)引起自停控制器輸出停車控制信號(hào)，而單元之間不會(huì)產(chǎn)生相互影響。

3 自停裝置的程序設(shè)計(jì)
PIC12C508A微控器，采用精簡指令集系統(tǒng)，除跳轉(zhuǎn)指令外絕大多數(shù)指令周期為1μs@4 MHz。為提高抗干擾能力，啟用片內(nèi)WDT用于程序監(jiān)控。另外，用軟件對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行了抗干擾處理，過濾脈沖寬度10 ms以下的輸入干擾。堵條檢測(cè)軟件與斷條檢測(cè)軟件基本相同，停車輸出控制時(shí)間有差異，堵條停車要待故障清除才釋放停車輸出。
3．1 軟件流程圖
系統(tǒng)上電后微處理器先進(jìn)行初始化設(shè)置，包括狀態(tài)字設(shè)置、程序監(jiān)控設(shè)置、輸入、輸出口設(shè)置、時(shí)間常數(shù)設(shè)置，然后進(jìn)行光路接收測(cè)試，先以低光強(qiáng)測(cè)試，接收異常則加強(qiáng)發(fā)射光強(qiáng)度繼續(xù)測(cè)試，若仍異常則退出檢測(cè)，提示故障信息。接收正常進(jìn)入主程序，進(jìn)入主程序后在循環(huán)檢測(cè)輸入過程中產(chǎn)生38 kHz的脈沖信號(hào)。軟件系統(tǒng)包括初始化程序、主程序、測(cè)控程序和38 kHz脈沖輸出子程序，初始化檢測(cè)和主程序軟件流程圖如圖7所示。

3．2 軟件產(chǎn)生38 kHz脈沖子程序清單
為簡化電路設(shè)計(jì)，通過合理設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，由軟件產(chǎn)生38 kHz調(diào)制脈沖信號(hào)，在測(cè)試程序和主程序兩次調(diào)用間隙檢測(cè)IRM輸出。這個(gè)間隙時(shí)間為脈沖周期的一半，即13 ns。微處理器的指令周期為1 ns，系統(tǒng)能夠執(zhí)行13條指令，足以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)IRM輸出并完成程序跳轉(zhuǎn)(2～4 ns)。為穩(wěn)定接收，每次調(diào)用連續(xù)循環(huán)發(fā)射紅外光1 ms，并在程序中嵌入復(fù)位看門狗(Watchdog)命令，監(jiān)視微處理器運(yùn)行，防止強(qiáng)干擾造成系統(tǒng)運(yùn)行異常。程序清單如下：

4 結(jié) 語
智能化的光電自停裝置在設(shè)計(jì)上充分考慮了其應(yīng)用現(xiàn)場的環(huán)境條件，將應(yīng)用廣泛、價(jià)格低廉的遙控接收器件和微處理器應(yīng)用到電路設(shè)計(jì)，并采取了IRM內(nèi)部集成放大和檢波功能、動(dòng)態(tài)光強(qiáng)控制、軟件抗干擾等多項(xiàng)措施。充分利用了微控器軟硬件資源，電路簡潔、原理簡單，提示信息全面。系統(tǒng)具有低功率消耗特點(diǎn)，每個(gè)發(fā)射與接收單元的工作電流小于30 mA@DC 5 V。在附加了堵條檢測(cè)功能的條件下，系統(tǒng)仍具有擴(kuò)展性，現(xiàn)場應(yīng)用取得了較好的效果。