(精品論文)黑線檢測系統(tǒng)設(shè)計

課程設(shè)計報告 黑線檢測系統(tǒng)設(shè)計一、 設(shè)計目的：1、練習(xí)自擬的光電傳感系統(tǒng)。2、熟練掌握和運用反射式光電傳感器、繼電器及放大等基本電路。二、 設(shè)計內(nèi)容： 光電傳感器控制的黑線檢測系統(tǒng) 三、 設(shè)計要求： 如果光電傳感器碰到黑線，電機正轉(zhuǎn)，其他情況電機不轉(zhuǎn)?？梢哉{(diào)節(jié)黑線色度觸發(fā)點。四、 器件選擇： 電烙鐵一把，萬用電路板一塊，5V穩(wěn)壓電源，ST178/188反射式光電傳感器一個，9012/9013三極管一個，3V繼電器一個，1K和20K電阻各一個，電機一個五、 設(shè)計思路：檢測板上黑線的基本原理是：光線照射到板上并反射，由于黑線和白紙的反系數(shù)不同，根據(jù)接收到的反射光強弱判斷是否黑線。 方案一：可見光發(fā)光二極管與光敏二極管組成的發(fā)射-接收電路。這種方案的缺點在于其他環(huán)境光源會對光敏二極管的工作產(chǎn)生很大干擾，一旦外界光亮條件改變，很可能造成誤判和漏判，即使是采用超高亮發(fā)光二極管可以降低一定的干擾，但這將增加額外的功率損耗。 方案二：脈沖調(diào)制的反射式紅外發(fā)射-接收器。采用帶有交流分量的調(diào)制信號，可以大幅的減少環(huán)境光源的直流分量的干擾，但由于該紅外發(fā)射管的最大工作電流取決于平均電流，該最大電流需要通過調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)；而且需要添加額外的電路和程序，本題中并不需要很大的電流，故不需要采用該管子。 方案三：不調(diào)制的反射式紅外發(fā)射-接收器。由于采用紅外管代替普通可見光管，可以有效的降低環(huán)境光源的干擾，尺寸小、質(zhì)量輕、靈敏度高，對輔助裝置的要求最少，對人眼無傷害，采用不調(diào)制的反射式紅外發(fā)射-接收器完全可以有效的降低干擾，而且方便可行，能夠準確的實施檢測。 基于上述考慮，我們決定采用方案三。六、 設(shè)計原理：l ST178反射式紅外光電傳感器1、 特點：ST178由高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，檢測距離可調(diào)整范圍大，4-10mm可用，采用非接觸檢測方式。2、 外形尺寸： 3、 極限參數(shù)：（Ta=25）4、 光電特性：（Ta=25）繼電器動作原理: 上圖為直流無極繼電器，當(dāng)電流通過線圈時，鐵芯吸動銜鐵，使推桿向上移動，帶動中簧片斷開后接點，而與前接點閉合；當(dāng)電源切斷后，鐵芯失磁，銜鐵自行釋放，使推桿下降，中簧片斷開前接點，而與后接點閉合。整體電路圖如下：分析如下：當(dāng)傳感器遇到黑線時，黑線將紅外線全部吸收，無光反射，左側(cè)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致左側(cè)整個電路不能正常工作，繼電器打在右側(cè)開關(guān)處，電機處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)：當(dāng)傳感器遇到非黑線時，非黑線將部分紅外線反射到三極管be端，當(dāng)be端的電壓達到0.7v時，左側(cè)三極管導(dǎo)通，右側(cè)三極管也處于導(dǎo)通狀態(tài)，右側(cè)三極管主要是放大電流的作用，當(dāng)右側(cè)電阻分壓達到3v時，繼電器打到左側(cè)開關(guān)，電機停止轉(zhuǎn)動。最左側(cè)的電位器有兩個作用，一是保護傳感器的發(fā)光二極管，二是可以通過調(diào)節(jié)電阻值來調(diào)整通過發(fā)光二極管的電流值，進而可以調(diào)節(jié)三極管接收到的電流值的大小，實現(xiàn)本實驗要求的第三項。 七、 制作步驟：根據(jù)實驗要求以及元器件設(shè)計合理的原理圖，并在計算機上進行仿真，期間通過實驗調(diào)試各個元件的型號以及大小；在面包板上嚴格按照仿真圖進行實物連接并實驗，完成理論到實踐的轉(zhuǎn)換；然后在電路板上進行最后的焊接工作，此時，應(yīng)注意以下問題：1 反射式光電傳感器由一個二極管和三極管組成,應(yīng)該會區(qū)分各自的管腳與極性.二極管腳長的一端為正極,另一端為負極,正極對應(yīng)的三極管管腳為E極,另一端為C極。2 本次實驗所用的三極管為9013，NPN型，正對圓弧的一面，管腳向下依次是C，B，E極。3 分清繼電器的輸入端和輸出端：繼電器為二端輸入三端輸出器件，兩端輸入對應(yīng)實物三只管腳一邊的外面兩只，中間的一只為輸出端，兩只管腳的一面分別為輸出的常閉段和常開端。 電路焊接好以后，通過控制電位器的大小，八、 電路擴展： 此次實驗需要改進的地方很多，最簡單的實現(xiàn)方法是利用單片機控制，由于不同的顏色對紅外線的反射程度不同，導(dǎo)致三極管的輸出電壓值不同，可通過調(diào)節(jié)使黑線和非黑線的輸出電壓值分別為單片機的低電平和高電平，從而用單片機控制電機的轉(zhuǎn)動。由于時間有限，所學(xué)的單片機的知識也不足夠，沒有在實踐中嘗試自己的新想法，敬請老師予以諒解。九、 心得體會： 十、 參考文