畢業(yè)設計（論文）沖床光電保護裝置的研制

1、- i -沖床光電保護裝置研制摘 要在沖床工作時，工人稍不留神就有發(fā)生事故的可能，該保護裝置就是為保護工人安全的一種裝置。它采用用光傳感器作為探測工人的手及其身體其他部位是否離開危險區(qū)的敏感器件。若檢測到手及其它部位未離開危險區(qū)時，發(fā)光二極管發(fā)出光線被遮擋使光敏三極管接受不到光信號，從而致使繼電器不能動作，使沖床立即制動停車，如若正常運行且沒有遮擋時，光敏三極管接收發(fā)光二極管的光信號，通過四級放大信號，對繼電器的觸點進行控制使沖床進行正常工作。除此之外，該裝置還有故障自檢功能，在保護電路一旦出現(xiàn)故障致使自檢繼電器斷開從而觸點斷開，不僅能及時發(fā)出故障信號而且還能自動閉鎖機床，工人則無法啟動沖床，

2、這就可以從根本上解決保護電路失靈帶來的不安全問題。光電傳感器通常由光源，光學通路和光電元件三部分組成的光信號。它們能夠分別造成光源本身或光學通路的變化，從而影響傳感器輸出的電信號。光電傳感器設計靈活，形式多樣，檢測方法具有精度高、反應快，敏感范圍敏感范圍遠遠超過了電感、電容、磁力、超聲波傳感器的敏感范圍，非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多。近年來，隨著光電技術的發(fā)展，在越來越多的領域內得到廣泛的應用。尤其適合工廠機械安全化要求，基于光電傳感的種類選擇安全性較高的遮光式傳感器。關鍵詞：光電傳感器，放大，自檢電路，繼電器觸點，電磁閥- 2 -press the development of optoel

3、ectronic protective devicesabstractwhen the punch press works, the worker does not pay attention to have slightly has accidents possibility, this protective device is to protect the worker safety one kind of equipment.it uses uses up the sensor achievement to survey workers hand and bodily other spo

4、ts whether to leave the warning area the sensitive component. when examines succeeds in obtaining and other spots have not left the warning area, the light emitter diode sends out the optical fiber to cover causes the photosensitive triode not to accept the light signal, thus causes the relay not to

5、 be able to act, causes the punch press to apply the brake to stop immediately, if normal operation, and has not covered time, the photosensitive triode receive light emitter diodes light signal, through four level of signal amplifications, carries on the control to relays electronic contact to caus

6、e the punch press to carry on the normal work. in addition, this equipment also has the breakdown to self-check the function, in protection circuit, once presents the breakdown cause self-checking relay separation, thus electronic contact separation, not can only send out the fault signal moreover a

7、lso to be able promptly the coupler lock engine bed, the worker to be unable to start the punch press, they can create the photo source itself separately or optics circuits change. the photoelectric sensor design is flexible, various, the examination method had the precision to be high, responds qui

8、ckly, the sensitive scope sensitive scope has gone far beyond the inductance, the electric capacity, the magnetic force, ultrasonic sensors sensitive scope, merits and so on non-contact, especially suits the factory mechanical security request, based on electro-optical sensing type choice security h

9、igh shade type sensor . key word：the photoelectric sensor, the enlargement, self-checks the electric circuit, the relay electronic contact, the solenoid valve- 3 -目 錄前 言1第1章 沖床保護介紹21.1 選用沖床保護裝置的介紹21.2 保護裝置設計要求21.3 沖床光電保護電路3第2章 光電保護裝置原理分析42.1 分析光電傳感器的選擇52.2 發(fā)射和接受電路分析8第3章 放大、選通、檢波電路分析103.1 放大電路分析103.2

10、 選通電路分析103.3 檢波電路分析11第4章 控制驅動電路124.1 控制電路分析124.2 驅動電路分析124.3 電路的元器件選擇即詳細計算13第5章 故障自檢控制原理145.1 對電路元件作用分析14結 論18謝 辭19參考文獻20附 錄21外文資料翻譯22- 4 -前前 言言隨著現(xiàn)代科學技術以及復雜自動控制系統(tǒng)和信息處理技術的提高，光電檢測技術作為一門研究光與物質相互作用發(fā)展起來的新興學科，已經成為現(xiàn)代信息科學的一個極為重要的組成部分。光電檢測技術具有測量精度高、速度快、非接觸、頻寬和信息量大信息效率極高，以及自動化程序高等突出特點，發(fā)展十分迅速并推動著信息科學技術的發(fā)展。它將光學

11、技術與現(xiàn)代電子技術相結合，廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、家庭、醫(yī)學、軍事和空間科學等領域。在這些領域中幾乎都涉及到將光輻射信息轉換為電信檢測控制問題，展現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢。光電檢測技術是光電技術的核心，已成為信息技術中最活躍的高新技術之一。 光電檢測技術是以激光、紅外、光纖、等現(xiàn)代光電子器件作為基礎，通過對被檢測物體的光輻射，經光電檢測器接收光輻射并轉換為電信號，由輸入電路，放大濾波等檢測電路提取有用信息，再經放大處理去控制執(zhí)行元件。 自 20 世紀 60 年代激光器誕生以來，光電檢測技術在理論及應用方面都去得了巨大的發(fā)展。光電技術與微電子技術相互結合，相互交叉，相互滲透形成了光電檢測信息技術。通信中使用

12、了光纖技術，促進了光技術的發(fā)展，激光器的發(fā)明使光波的調制與解調成為可能，進而使電子檢測技術的各種基礎知識，如放大與振蕩、調制與解調等概念幾乎移植到了光頻段的光電檢測技術。這一先進技術使人類能更有效地擴展自身的視覺能力，使視覺的長波延伸到亞毫米波，短波延伸到紫外、x 射線，并在超快條件下檢測諸如：核反應、航空器發(fā)射等變化過程。光電檢測技術將光電技術與電子技術相結合實現(xiàn)各種檢測，具體如下特點：高精度、高速度、遠距離、大量程、非接觸檢測、壽命長等特點。所以光電檢測技術是一個具有非常光明發(fā)展前途的寬廣域，已滲透到了許多科學領域。- 5 -第 1 章 沖床保護介紹1.1 選用沖床保護裝置的介紹 沖床最大

13、壓力為 250kn，電機為 2.5kw 經兩級減速驅動曲柄滑塊機構來進行工作。在沖床工作時，工人稍不留神就有可能發(fā)生事故，該裝置就是為保護工人安全的一種裝置，它采用光電傳感器作為探測工人的手及身體其它部位是否離開危險區(qū)的敏感器件。1.2 保護裝置設計要求1若檢測到手及其它部位未離開危險區(qū)域，光電保護裝置立即動作使沖床立即停車。2 電路故障自檢功能，在保護電路一旦出現(xiàn)故障時，不僅能及時發(fā)出故障警告信號而且還能自鎖機床，工人無法再啟動車床，這可以從根本上解決保護電路失靈帶來的不安全問題。附錄為沖床光電保護裝置的電路原理圖。如圖 11所示為該裝置的工作原理圖。1.3 沖床光電保護電路有紅外發(fā)射、紅外

14、接受、控制三大部分組成，而控制又有光電保護控制和故障自檢控制。- 6 -紅外發(fā)光管光敏三極管放大選通反相比較振蕩器1k功率驅動2k功率驅動電路故障檢測自檢記憶3k故障告警電路一次啟動記憶4k行程連鎖制動電磁鐵同相比較sxs（啟動開關）同相信號反相信號2 2k1 2k1 2k3 2k圖 11 沖床光電保護裝置的工作原理圖第 2 章 光電保護裝置原理分析邏輯電路檢波- 7 -發(fā)射電路采用 555 時基集成電路 組成多諧振蕩器，工作電壓為 4.518v1ic其輸出又要驅動三個發(fā)光二極管，而線性穩(wěn)壓器只有 5v、 9v、 12v 、15v 、18v、 24v 等系列，故取 555 時基電路工作電壓為

15、12v，即可以降低功耗又能驅動紅外發(fā)光二極管，7812 為三端集成穩(wěn)壓器系數(shù)要求輸入、輸出均為 37v，而常用小型直流繼電器的工作電壓又 3v、6v、9v、12v 等系列加上電路中其它部位的壓降首先選用 12v 的直流繼電器，為保證可靠工作以及電源電壓的波動，取電路中的直流電源電壓為 18v。為了知道光電保護電路是否通電，則用一個二極管，三端集成穩(wěn)壓器 7812，只有一個輸入端 1 和一個輸出端 3，一個公共18vd端 2。應用方便可靠及其參數(shù)如下：輸入電壓 19v 輸出電壓 12v 靜態(tài)電流 8ma 短路電流 2.2a 電壓差 2v 最大輸出電流 1.5a。 圖中的電容、均3c45cc、6c

16、為濾波電容。它們的取值應盡可能大，這樣輸出電壓更穩(wěn)定。取 220f 選用6c鋁電解電容， 均為高頻旁路電容，它們可以消除寄生高頻振蕩，使電壓波4c5c形更為理想，與 7812 穩(wěn)壓器配合使用為下一級電路提供可靠穩(wěn)定的供電電壓。 沖床沖頭的運行與停止時通過電磁鐵和和相關機構，控制離合器的分離和吸合以及制動器的放松與吸合等動作來實現(xiàn)的，那么就可以認為制動電磁鐵 y 不工作，制動沖床停止運行，起到保護作用。光電傳感器有對射式和反射式光電傳感器，由于對射式原理簡單價格便宜應用廣泛，本設計也一樣用對射式傳感器。在使用光電傳感器時一般要考慮到發(fā)光器件和受光器件所能感應的距離，在使用光電器件所能保護的范圍和

17、分辨率的問題。所以本設計通過紅外光的調制就能增強紅外二極管的發(fā)光強度，從而增大感應范圍，在外接受三極管前端裝有凸透鏡，從而提高感應靈敏度。j2325 型壓力機的寬度為 56cm，在紅外二極管發(fā)光經過調制以后感應距離何以達幾米至幾十米，因此，任何經過發(fā)射接受均能滿足感應距離要求。j2325 型壓力機滑塊行程為 75 cm，若假定該光電器件的分辨率為 30mm，則只需 3 個光敏三極管接受即可滿足要求。2.1 分析光電傳感器的選擇：- 8 -遮光式光電傳感器一種用光電方法進行檢測的光電傳感器.發(fā)光器射出來的光線對準接收器,當有目標物體把光線擋住時,接收器的輸出便發(fā)生變化.遮光式光電傳感器有很多類型

18、.最常見的是用一只發(fā)光器,一只接收器,在發(fā)光器與接收器之間只有一束光線.另一種是槽式或叉式光電傳感器,這時,發(fā)光器和接收器都裝在同一個機殼中,不存在對準的問題.光柵是由很多不同的發(fā)光器和不同的接收器排列起來組成的,發(fā)光器裝在一個機殼中,接收器裝在另一個機殼中,當它們互相對準時,便形成一片光束. 紅外光是人眼看不見的光，是一種電磁波。紅外光是比紅色光的波長(0.7m)還長的光波。通常將電磁波譜中間距為 0.761000m 的波普段稱為紅外光譜區(qū)。一般把紅外光譜分為四個區(qū)域，即近紅外（0.763.0m） 、中紅外（3.06.0m） 、中遠紅外（6.020m）和遠紅外（201000m）區(qū)。實際上，目

19、前在工業(yè)和民用的紅外光探測中使用的紅外光譜主要集中在0.761.60m（7601600nm）的近紅外區(qū)。2.1.1 采用近紅外光作為紅外探測光源，主要基于如下理由：1. 一般接收用的光電二極管、光敏三極管都才用硅半導體材料制作而成，這類管的接收峰值波長為 7801550nm 即管子對波長為 7801550nm 的探測靈敏度最高。2. 紅外光射器件，發(fā)射波長在 8801550nm 范圍內，這與硅光接收器件（包括發(fā)光二極管、光敏三極管）的響應波長相匹配，是探測靈敏度高，工作效率高。3. 紅外發(fā)光二極管的特點：（1） 體積小。在投光距離相同的條件下，紅外發(fā)光二極管體積只有燈泡的幾分之一。（2） 壽命

20、長。紅外發(fā)光二極管的壽命可達h 以上，至少要比鎢絲燈高510一個數(shù)量級。（3） 功率小、省電。如果要照射 10m 遠的硅光敏器件，使之輸出某一定的電流，如用鎢絲燈要 8w，而用紅外發(fā)光二極管只需要幾十毫瓦就可以了。（4） 響應速度快。用鎢絲燈不能直接用光源調制光，而用紅外管則可調制到數(shù)十兆赫。- 9 -（5） 機械強度高。鎢絲燈的鎢絲懸掛在燈泡的中間，不耐震而紅外二極管則經得起振動的沖擊。由于紅外二極管的優(yōu)點十分明顯，所以在這次設計中選用紅外二極管。常見的紅外發(fā)光二極管其功率分為小功率（120 毫瓦）中功率（2050 毫瓦）和大功率（50100 毫瓦）三大類。使用不同功率的紅外發(fā)光管時，應配置

21、相應功率的驅動管。紅外發(fā)光二級管均采用 tl38 型二極管，其峰值可達 400ma 平13vdvd均電平為 150ma 左右頂端有一個鑄模透鏡，它能將發(fā)處的紅外光匯聚成為 60 度的光束。4. 光敏三極管原理結構與主要特征及選擇（1） 原理結構 光敏三極管是靠光的照射來控制電流器件，它可等效看做一個光敏三極管與一只晶體三極管的結合，所以它具有放大能力的光電轉換三極管。其常用材料為硅。一般僅引出集電極和發(fā)射極。在無光照射時，光敏三極管處于截止狀態(tài)，五點信號輸出。當光信號照射其基極（受光窗口）時，光敏三極管將導通，從發(fā)射極或集電極輸出放大后的電信號。（2） 主要特征a. 光照伏安特性： 光敏三極管

22、在零偏壓下，即使受到光照也無光電流輸出，光電流與入射光照度（或輻射度）并非總成線性關系，而在大約 514v 范圍內呈線性關系；在低光照范圍由于三極管的電流放大系數(shù)下降，因而光電靈敏度降低；然而，在大電流范圍內，又趨于下降，故隨入射光度的增強，趨于飽和。在iv 特征中，ci好的線性表現(xiàn)為曲線之間有較均勻的間距。欲要得較寬的線性工作區(qū)，宜用較高的工作電壓與較小的負載電阻。b. 輸出特性：光敏三極管的輸出特性與一般晶體管特性相同，差別僅在于參數(shù)變量不同，三極管的參變量為基極電流而光敏三極管的參變量為入射光照度，如圖（2-1 所示）其它參數(shù)可參照表（21）表 21 3du110、120、130 及 3

23、du210、220、230 硅光敏三極管- 10 -反向擊穿電壓最高工作電壓暗電流光電流上升時間下降時間最大功耗參數(shù)型號符號/br cevv/br cevv/dia/cima/rts/fts/mpmw3du1111510303du1124530503du11375500.51.01003du1211510303du1224530503du12375501.02.01003du1311510303du1324530503du13375500.32.533100實驗條件0.5ceiacediirm cevv無光照10cevv光照度10001x50lr 10cevv脈沖電流幅度為 1ma50lr 1

24、0cevv脈沖電流幅度 1ma注：1.3du 1xx 型與 3du 2xx 型參數(shù)都相同，僅外型不同，3du 1xx 外型為3x5，3du2xx 外型為5x8.6。23du 1xx 及 3du 2xx 都是全塑封。3.短腳為 c，長腳為 e。4.波長峰值為 880nm，光譜范圍為 0.4m1.1m。- 11 -圖 2-1 入射光照與輸出電流的關系曲線c. 光敏三極管的選擇：根據上面圖表和下面所計算的光敏三極管計算值最高工作電壓為 30v，集電極最大電流為 20ma，最大功耗為 25mv 所以選擇 3dui32 為此次設計的光敏三極管。2.2 發(fā)射和接受電路分析：發(fā)射電路采用 555 時基集成電

25、路組成多諧振蕩器其輸出端直接驅動三只1ic紅外發(fā)光二極管工作，當輸出端 a 為低電平時發(fā)光二極管發(fā)出紅外光，13vdvd當 a 點為高電平時發(fā)光二極管停止工作。發(fā)光二極管設置在沖?？谖?3vdvd險區(qū)，形成一道 80 mm 高看不見的防線。為了增強紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管 vd 應工作于脈沖狀態(tài)，即工作電流是脈動的。因為脈動光（調制光）的有效傳送距離與脈沖峰值電流成正比，只需盡量提高峰值就能增強紅外光的發(fā)pi射距離。提高的方法，是減小脈沖占空比即壓縮脈沖寬度一些彩電紅外遙控pi器，其紅外發(fā)光管的工作脈沖占空比為，一些電氣產品紅外發(fā)光器，其占空比是1143- 12 -（如本設計所示） 。

26、110其具體電路分析如下：ne555 雙極型時基集成電路其主要參數(shù)如下所示：電源電壓 4.518v 工作電流典型值 10ma (=15v 空載) 閥值電壓ddvddv2/3 輸出低電平電壓為 0.4v 輸出高電平電壓 13.3vddv根據圖中參數(shù)可知充電過程，也即輸出點平的時間 （21） 33110.6930.693 75 0.01 100.0693 10trc、放電過程也即輸出低電平時間 （22） 33210.6930.693 75 0.01 100.5198 10tr c、該電路輸出波形的占空比為 （23） 110tqtt充充放輸出舉行脈沖的頻率 （24） 01221.441.44900(

27、2)(102 75) 0.01fhzrr c 起到穩(wěn)壓參考電壓消除干擾的作用，由于時基電路時刻處于振蕩狀態(tài)，紅外發(fā)2c光二極管也處于開關狀態(tài)，所以電路引入 rc 退耦電路起到濾波抗干擾作用，為退耦電阻，其值越大退耦效果越好，本設計取為 1.2k 電容為退耦4r4r78c c電容，起到濾波穩(wěn)定輸出電壓的作用，用來濾除高頻寄生振蕩。紅外發(fā)射7c8c管 tln104 和紅外接受管 tlp104 主要參數(shù)如下表 22 所示：表 22 紅外發(fā)射管 tln104 和紅外接受管 tlp104 主要參數(shù)正向工作電流峰值電流正向電壓反偏電流峰值波長光功率 tln10460a60a1.5v25mw最高工作電壓最大

28、功率集電極最大電流tlp10430v150mw20ma- 13 -當時基電路輸出為高電平時反偏截止，處于截止狀態(tài)。13vdvd13vtvt和組成的接受電路的支路電阻為無窮大，則 a ,b 兩點間的電壓為：13vtvt5ruab= （25） 675671211.76rrvvrrr當時基電路輸出為低電平時和接受管均導通，由于電容的13vdvd13vtvt7c存在電容兩高端電壓不能突變，就相當與一個局部電源，此時 a ,b 兩點電壓仍7c未 uab=11.76v，此時通過 tln104 的電流： （26） 33 7.4122abnvimar 滿足參數(shù)條件中的電流：13vtvt （27）53 0.32

29、.8abpvimar 滿足參數(shù)條件 飽和導通時集電極和發(fā)射極壓降為 0.3v,的值也滿足使用條件。13vtvtnpii和- 14 -第 3 章 放大、選通、檢波電路分析3.1 放大電路分析： 紅外接受管接受到的是微弱的光電信號，經變換后產生了微弱的電信號不能起到有效的控制和驅動負載的能力所以要進行放大處理，其具體過程如下：采用 3du 型光電三極管，它和構成一個光電轉換器，它將接收到的紅13vtvt5r外光指令信號轉換為電信號，經耦合后由運放 （）進行放大、9c3 1ic3 2ic13244lm比較。設計由 組成的分壓器對運放進行分壓偏置，將靜態(tài)時的同時輸6r7r3 1ic入端電位墊高到大約為

30、。電壓增益為： 192ddvv （31）3 19851012722 2icrgr3.2 選通電路分析：放大了的電信號經耦合至選頻放大級（）和 10c3 2ic13244lm組成 rc 網絡型選頻放大器，對接收到的信號進行選頻、放1010111213crrrr、大。選頻的目的在于發(fā)射來的信號進行選擇濾除鄰近發(fā)射器的干擾信號或其它干擾信號。由組成的分壓器將的同相位墊高至。光電3 2ic1213rr、3 2ic192ddvv信號經放大后輸入到進行選通比較，選通比較的目的是提高接受電路的3 1ic3 2ic抗干擾能力。選通信號選自的 a 輸出端，當 a 點為高電平時，發(fā)光二極管截1ic止，的反相輸入端

31、便可建立正常的比較電壓，只有光信號幅值大于該比較電3 2ic壓時，才輸出高電平，從而達到抑制雜散信號的目的。3 2ic3.3 檢波電路分析：- 15 - 當紅外光無遮擋時，比較器輸出一系列正脈沖信號，經、倍壓3 2ic4vd5vd檢波在 c 點建立起高電平。此時同相比較器輸出同相控制信號=1。反相3 3ictx比較器輸出反相控制信號=0。當紅外光受到遮擋時，光電信號消失，c3 4icfx點變?yōu)榈碗娖?，兩比較器輸出控制信號相反即=0，=1.txfx電路分析過程：此次設計應用現(xiàn)在應用廣泛，性價比較高的四級運放集成放大器lm324,lm324 內有 4 個高性能運算放大器，并且有相位補償電路耗電低，

32、可用正電源或正負雙電源工作，電源電壓范圍寬，正負電源為1.515v 輸出范圍大，并可以低到 0v，電壓增益高（約 100 db）lm324 內部包含四組電路結構完全相同的運放電路。根據途中參數(shù)和 lm324 的性能參數(shù)做如下分析：四級運放的工作條件，本設計均一律用 15v 的單電源，那么就可以畫出在保護裝置正常運行時的三種情況分析，各運放的輸出電壓以及有關元件的情況如下表 31 所示：表 3-1 a 點電位在不同條件下與四個運算放大器的關系a 點電位條件3 1ic3 2iccv3 3ic3 4ica 點高電平（v）15-15000無遮擋1715115-15a 點低電平（v）有遮擋7150-15

33、15 - 16 -第 4 章 控制驅動電路4.1 控制電路分析在控制信號和的作用下，經過半導體管和放大分別驅動和txfx4vt5vt1k工作。由于繼電器在電路開始工作時已處于工作狀態(tài)，因此通過和的2k3k1k2k觸電和便可制動電磁鐵 y。1 2k2 2k 為保證沖頭上行器件的去料與送料工序操作在遮擋光線時保護電路不工作電路中設置的,和行程開關 xs 構成行程連鎖回路，在沖頭上行時 xs 處于11vd14vd閉合狀態(tài)，和通過 xs 接地導通，此時無論光線是否被遮擋，也即不管11vd14vd輸出為高電平還時低電平，繼電器始終保持通電工作，而當輸出為高電tx1kfx平時可通過于 xs 接地，而不通過

34、，當輸出低電平時，這兩種情況14vd5vtfx都不會得電。不受控制信號和的控制，而當沖頭下行處于保護行程，2ktxfxxs 斷開，和截止，繼電器受控于控制信號電路進入保護狀態(tài)，此時，11vd14vd若光線沒有被遮擋，則=1=0 vt4 導通放大時繼電器工作，的常開觸txfx1k1k點閉合，常閉觸點不動，由于繼電器在電路一開始已處于工作狀態(tài)，即觸2k3k電早已吸合，電磁鐵 y 通電，沖床沖頭下行，進行沖壓作業(yè)。3 2k當沖頭下行時發(fā)生人體遮擋光線控制信號=0 =1 截止，繼電器txfx4vt不能導通，其觸點保持常開狀態(tài)，三極管導通，使繼電器得電動作，1k1 2k5vt2k其觸點處于斷開狀態(tài)，制動

35、電磁鐵 y 不工作，而制動車床停止運行起到保護2 2k作用。4.2 驅動電路分析在控制信號和的作用下，經過半導體管和放大分別驅動繼電器txfx4vt5vt和工作。由于繼電器在電路開始工作時已經處于工作狀態(tài)，由此通過1k2k3k和的觸點和便可控制制動電磁鐵 y。1k2k1 2k2 2k- 17 -為保證沖頭上行期間的取料送料工序操作在遮擋光線時的保護電路不工作電路中設置的、通過 xs 構成形成聯(lián)鎖回路。在沖頭上行時，xs 處于閉合11vd14vd狀態(tài)，、通過 xs 接地導通，此時無論光線是否被遮擋，也即不論輸11vd14vdtx出為高電平還時地電平，繼電器始終保持通電工作，而當輸出為高電平時1k

36、fx可通過與 xs 通地，而不通過當通輸出為低電平時，這兩種情況都14vd5vtfx2k不會得電，不受控制信號和的控制。而當沖頭下行時處于保護行程時，xstxfx斷開和截止，繼電器控于控制信號。電路進入保護狀態(tài)。此時，若光線11vd14vd沒有被遮擋則=1 =0 ，xt=1 高電平進行導通放大使繼電器的常開txfx4vt1k觸點閉合，的常開觸點不動，由于繼電器在電路開始工作時已處于工作狀2k3k態(tài)，即觸點早已吸合，電磁鐵 y 通電工作，沖床沖頭下行，進行沖壓作業(yè)。3 2k當沖頭下行時發(fā)生人體遮擋光線，控制信號=0 , =1 截止繼電器不能txfx4vt1k導通，其觸點保持常開狀態(tài)，三極管的導通

37、，使繼電器得電動作，其1 2k5vt2k觸點處于斷開狀態(tài)，制動電磁鐵 y 不工作，而制動車床停止運行起到保護作2 2k用。4.3 電路的元器件選擇即詳細計算：和均用額定電壓為 18v，吸合電流為ma，釋放電流為ma 的1k2k94.5jr4 型 500.000 小型靈敏繼電器，和為開關三極管，當 xt 為高電平時4vt5vt基極飽和電流4vt （41）42421150.7 20.714.30.7()11.691.22.4bimamamarr滿足吸合條件當 xf 為高電平時基極飽和電流為 5vt （42） 52425150.7 20.713.61.4()10.791.22.4bimamamarr

38、滿足吸合條件, 均為指示二極管，當吸合時發(fā)綠光，證明此時為無人遮擋機9vd12vd1k9vd器正常操作情況下，而當發(fā)出紅光時，證明此時有人遮擋，機器此時應為停12vd- 18 -止狀態(tài)。,為,失電時的電流瀉放電路，由于繼電器為感性負載失電10vd13vd1k2k時，電流仍要繼續(xù)，,就是吸合斷電產生浪涌電壓。下端有10vd13vd1k2k2k并聯(lián)電路的目的是：當電路閉合時繼電器線圈由于自感現(xiàn)象會產生電動2313rc和勢阻礙線圈中電流的增大，從而延長吸合時間，串上 rc 電路后，可以縮短電路吸合時間。原理是：電路閉合的瞬間電容 c 兩端電壓不能突變可視為斷路，這樣就將繼電器線圈工作電壓加到線圈兩端

39、，加快線圈中電流增大速度，使繼電器迅速穩(wěn)定吸合。電容 c 不起作用，電阻 r 起限流作用。- 19 -第 5 章 故障自檢控制原理 電路中自檢控制部分屬于直接耦合電路，其中任一級出現(xiàn)故障,都會直接影響繼電器和的正常工作。故障自檢電路就是為判斷這些電路是否出現(xiàn)故障而1k2k設置的。自檢繼電器就是用來實現(xiàn)故障判斷的。3k 故障判斷電路由繼電器 及繼電器觸點等組成。在這個電路中設置了由3k4k按鈕開關 sb 和繼電器構成的啟動電路。動作順序：當接通總電源后，按動啟4k動按鈕 sb 而得電工作，與其同時觸點的閉合而自鎖，但這只是繼電器得3 1k1k電時故障檢測電路的順序，下面分析當有人遮擋時的動作順序

40、。接通總電源后，按動啟動按鈕 sb，則繼電器通過常開觸點的常閉觸點的斷開，經3k1 1k2 1k的常閉觸點及 sb 而得電工作，同樣觸點也自鎖與此同時，繼電器 k4 也4 1k3 1k經 延時得電動作，其觸點將繼電器的啟動電路切斷，以保證在26r14c4 1k3k3k可靠的自鎖條件下工作。在電路正常工作時，和均處于工作狀態(tài)，由3k4k17vd于反偏而截止，報警指示燈不亮。16vd5.1 對電路元件作用分析： 在正常工作時都不起作用，起到限流的作用。當出現(xiàn)故障時繼14c15c26r3k電器支路中， 不在同一回路上，無法正常接地通電所以自鎖處點斷1 1k2 1k3 1k開，為安全起見也無法重啟，即

41、使按啟動按鈕 sb 也不起作用，因為此時觸3k4k點已經被啟動電路切斷，沖床無法啟動，這就使機床處于自鎖狀態(tài)，與此同時，由于的導通報警指示燈（r）亮，然后關閉電源檢修。 均處要失電，17vd16v3k4k由于 繼電器均屬于感性元件，一旦失電電流仍持續(xù)，兩端就存在浪涌電壓，3k4k 均可吸收繼電器產生的浪涌電流，使和的觸點立即關斷，另14c15c3k4k3k4k外，還有一個重要作用，當有遮擋物時常閉觸點和常開觸點的狀態(tài)均15c1 1k2 1k- 20 -要變化此時為繼電器線圈供電回路有一個極短的時間差，此時充當電源作3k15c用為提供電流使能夠在觸點 變化瞬間保持得電狀態(tài)，使觸點3k3k1 1k

42、2 1k和處在吸合狀態(tài)。3 1k3 2k 由二進制原理可把繼電器排成 4 種組合如表 51 表示。表中繼電器用1k2k1 表示工作，用 0 表示不工作，繼電器觸點用 0 表示初始狀態(tài)，而 1 表示觸點狀態(tài)改變，從表中不難看出只有組合 2，組合 3 才是電路正常的工作狀態(tài)，此時繼電器始終保持通電狀態(tài)，而繼電器也始終保持通電狀態(tài)，而繼電器或總3k1k2k有一個處于不工作狀態(tài)。下面對正常的兩種過程進行分析：當無遮擋時得電1k的觸點動作常開觸點吸合，不得電，觸點不動作，常閉觸點1 1k1 2k2k2 1k2 2k不動作，和接通加上按鈕 sb 動作使繼電器的觸點自鎖，使1 1k1 2k3k3 1k觸點吸

43、合制動電磁鐵 y 通電，沖床運行，若有遮擋的狀態(tài)均發(fā)生變化，3 2k1k2k和觸點均與原來相反但還能形成回路，繼電器仍帶電，那么的觸1 1k2 1k3k3 2k點仍閉合，但與都處于斷開狀態(tài)，則制動電磁鐵 y 斷電，沖床停止運行。2 2k1 2k有故障的兩種狀態(tài)分析：當和同時得電或和同時不得電（第 1 種1k2k1k2k和第 4 種組合） ，表示電路中出現(xiàn)故障其繼電器支路上的和形不成回3k1 1k2 1k路，則繼電器失電，其觸點也斷開恢復常開狀態(tài)。為安全起見，制動電磁3k3 2k鐵 y 選擇斷電為制動，因此斷開使機床制動，制動的同時，由于的導通，3 2k17vd報警指示燈亮，告知電路出現(xiàn)了故障。

44、此時，若操作工人再按 sb，因啟動16vd電路被切斷，沖床不會啟動，從而起到保護作用。4k表 51 繼電器 的四種邏輯組合1k2k組合控制繼電器工作狀態(tài)繼電器各觸點狀態(tài)3k電路工作狀態(tài)1k2k1 1k1 2k2 1k2 2k3 1k3 2k1000000000有故障- 21 -2101100111無遮擋正常工作3010011111有遮擋正常工作4111111000有故障結 論此次設計由于時間緊迫錯誤在所難免。設計由光電裝置自動門有感而發(fā)。工業(yè)的快速發(fā)展已成為當今國家快速發(fā)展的重要手段之一。而在工業(yè)發(fā)展中事故的發(fā)生也是常有的事，提高工業(yè)效率，以人為本，是當今社會水平不斷提高的重要指標。本設計正是

45、對當今工業(yè)的發(fā)展全面了解之后而想到的。光電檢測技術具有測量精度高、速度快、非接觸、頻寬和信息量大信息效率極高，以及自動化程序高等突出特點，發(fā)展十分迅速并推動著信息科學技術的發(fā)展。光電檢測技術將光電技術與電子技術相結合實現(xiàn)各種檢測，具體如下特點：高精度、高速度、遠距離、大量程、非接觸檢測、壽命長等特點。但設計也有不足之處，由于沖床自身的特點：沖力大、環(huán)境差、對光電保護裝置有影響這一點很重要，在工業(yè)設計中必須給予考慮。因為實驗基礎少對電阻和電容的選用不是很合理。多做實驗、多總結才能夠靈活運用電子知識去解決問題，以后多加注意對這方面的提高，才能更好的運用傳感器。光電檢測技術是一個具有非常光明發(fā)展前途

46、的寬廣域，已滲透到了許多科學領域。廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、家庭、醫(yī)學、軍事和空間科學等領域。在這些領域中幾乎都涉及到將光輻射信息轉換為電信檢測控制問題，展現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢。光電檢測技術是光電技術的核心，已成為信息技術中最活躍的高新技術之一,利用好傳感器對生活有著積極的作用。- 22 -謝 辭畢業(yè)設計是把上大學所學的知識做一次大的總結，是將所學的內容運用到實際，是理論與實際相結合的又一次升華，大學所學到的不只是書本的內容，還得學習書本以外自己感興趣的東西，本次畢業(yè)設計就是基于自己的嗜好去做的。由于自己所學的內容有限，而傳感器也正處于流行階段，五花八門的傳感器想更深層次的去了解必須運用現(xiàn)在網絡去查找資

47、料，和傳感器相關的書本，不過這些內容還是會讓人費解，例如：這次設計的控制部分，很多資料也都是一樣的，也不容易理解，不過互相探討也是個好主意，這次設計特別的感謝孫老師在百忙中抽出時間幫我分析電器圖，按照電氣控制的正常模式來分析電氣控制部分，通過電氣控制來領略全圖，多面分析，深入透徹，讓我對整個設計有個全面的、深層次的理解，在這里還要特別感謝趙輝同學，他對電子電路的更深層次的理解讓人佩服，從點到面線，從線到整個電路圖與電氣圖，相結合融會貫通，是這次畢業(yè)設計更顯得容易，整體思路清晰，明朗化，是我更有信心做好這次畢業(yè)設計。一個復雜的東西讓一個人干也能行，不過閉門造車，這種做法早已在信息化迅速發(fā)展的今天

48、落伍了，聽百家之言，總結經驗，取其精華，不僅讓你有駕輕就熟，少走彎路，而且還可以讓你節(jié)省大量的時間，去做別的事情。通過這次畢業(yè)設計，是我又一次對大學所學的知識做了一次全面的總結，使我重新反思大學的生活，覺得大學的生活不僅要學習書本的知識，而且還要多觀察，勤思考，多實踐，才能出真知。- 23 -參考文獻1 路松行.電路與電子技術.西安電子科技大學出版社,2007 p158p1792 肖景和.數(shù)字集成電路應用精髓.人民郵電出版.2003 p142p1483 陳有卿 葉桂娟.555 時基電路原理設計及應用.電子工業(yè)出版社,2007 p20p304 徐巧魚.傳感器工作原理.人民郵電出版社,1998 p

49、271p2725 王俊峰 孟令啟.現(xiàn)代傳感器應用技術.機械工業(yè)出版社,2006 p204p2036 數(shù)字電路與邏輯設計.電子工業(yè)出版社.2003 p75p797 傳感器應用 300 例(下冊).北京航空航天大學出版社 p241 8 李孟源.測試技術基礎.機械工業(yè)出版社 p104p1369陳振官 陳宏威等.光電子電路及制作實例.國防工業(yè)出版社 p34p4010陳永甫.探測與控制電路.人民郵電出版社 p344711王煜東.傳感器及應用.北京:機械工業(yè)出版設,2003 p247p24912黃繼昌.傳感器工作原理及應用實例.北京:人民郵電出版社,2000 p178p19013趙負圖.現(xiàn)代傳感器集成電路

50、.北京: 人民郵電出版社,2000 p247p30514王伯雄.測試技術基礎.北京:清華大學出版社,2003 p289p33115鄭國欽.集成傳感器應用入門.杭州:浙江科學出版社,2002 p213p22416孫肖子,劉剛,孫萬榮.傳感器及其應用.北京:電子工業(yè)出版社,1996 p140p143- 24 -附 錄沖床光電保護裝置工作原理圖- 25 -外文資料翻譯photoelectric sensor in the application of automatedphotoelectric sensor is used as a photoelectric detection device c

51、omponents, the first changes to be measured into a signal of change, and then using optoelectroniccomponents to optical signals for further conversion to electrical signals. photoelectricsensor is usually light, optical access and optoelectronic components 3 parts. photoelectric detection method has

52、 high precision, fast response, non-contact, etc., and more measurable parameters, the sensor structure is simple, flexible and diverse forms, small size. in recent years, with the development of photovoltaic technology, has become a series of photoelectric sensor products, its species and the incre

53、asing output, the user can choose according to the needs of a variety of specifications products, light industry in a variety of automatic machines to obtain a wide range of applications. 1. photoelectric detector strip deviation deviation strip detector used to detect materials in the processing zo

54、ne in the size of deviation from the correct position and direction, so as to provide corrective control circuit correction signal, mainly used in printing and dyeing, feed, film, tape production process. photoelectric detector strip deviation principle are as follows. issued by the light source thr

55、ough a convergent lens for the parallel-beam, into the lens 2, then converged - 26 -on the photosensitive resistor. parallel beam in the way to reach the lens 2, some light strip measured by the shelter, so that photo spread to reduce the resistance of the flux. 2. photoelectric detection gc optoele

56、ctronic packaging materials, the principle of gc-ms detection. if the package provides background for the white goods, due to poor quality, some yellowing appear in the product package before the first photoelectric detection of gc-ms, there are articles comparing yellowing when the output voltage d

57、ifference, connected to the solenoid valve by the compression the air will blow yellowing items. 3. colorful plastic film packaging bag position control plastic film packing machine control system of the principle of location. the plastic film roll printed on trademarks and text, and color code posi

58、tioning. trademarks and packaging require accurate positioning text, images can not be cut off in the middle. marks the location of film by the photoelectric detection system, and amplified by the electromagnetic clutch to control. standard color film (not light a small area, usually black) color co

59、de does not reach the targeted site was a result of pv systems for optical thin film of light through an electromagnetic clutch of the pull-electric thin film to continue sports, film location of the color code color code to reach the location due to vote in optical light by color code in place to b

60、lock the signal is issued, this signal by photoelectric conversion, amplification, so that the electromagnetic clutch power was torn off and the film on the accurate parked in the location, and then continue to campaign to be cut off. when the film did not arrive at the color code when photocell, ph