模電課程設(shè)計紙張厚度檢測電路設(shè)計

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）課外實踐課題名稱：紙張厚度檢測電路 張駿0862310129 徐偉0862310128 朱昊進0862310131計算機及信息工程學(xué)院 通信工程1班指導(dǎo)老師：江冰完成時間：2009年12月24日關(guān)鍵詞： 紙張厚度 電壓比較器key words: paper thickness voltage comparator amplifier circuit摘要：紙張厚度檢測是保證紙張品質(zhì)的重要部分。本文將介紹一種基于lm339電壓比較器的紙張厚度檢測電路，它能夠解決如何快速有效的檢測紙張厚度，以提高實際生產(chǎn)中產(chǎn)品的檢測效率。summary: paper thickness de

2、tection is an important part to keep the quality of the paper. this passage will introduce a common circuit of paper thickness detection based on lm339 voltage comparator, which can solve the problem that how to detect the quality of the paper quickly and effectively, that to improve the efficiency

3、of detection in the practical production.目 錄 content前言 關(guān)鍵詞 2 摘要 2目錄 3正文電路研究意義 4應(yīng)用價值 4總體方案框架圖 4原電路分析 4electronic workbench 模擬 5方法對比 6參考文獻 9附件電路原理圖 10元器件清單 10實物照片 11lm339電壓比較器介紹 11電路研究意義：掌握該紙張厚度檢測電路能夠使學(xué)生更加深入的理解lm339電壓比較器的原理，提升對于該電壓比較器的實際應(yīng)用能力。應(yīng)用價值：紙張厚度檢測電路廣泛的應(yīng)用于造紙、印刷等行業(yè)的自動控制電路及各種控制光線強弱的電路，對于產(chǎn)品的生產(chǎn)自動化，工作

4、效率和產(chǎn)品品質(zhì)有著極為重要的作用?？傮w方案框架圖：原電路分析：該紙張厚度檢測電路由三部分組成：電源供電電路（黃框）、紅外檢測電路（藍框）和控制執(zhí)行電路（紅框）。電源供電電路（黃框）由電源變壓器t、整流二極管vd1vd4、濾波電容器c1c3和三端穩(wěn)壓器ic2等組成。交流220v電壓經(jīng)t降壓、vd1vd4整流、ic2穩(wěn)壓及c1c3濾波后，產(chǎn)生12v直流電壓，供給紅外檢測電路和控制執(zhí)行電路。紅外檢測電路（藍框）由紅外線發(fā)射二極管vl1、紅外線接收二極管vl2、運算放大集成電路ic1及有關(guān)外圍元件組成?？刂茍?zhí)行電路（紅框）由晶體管v1、v2和繼電器k1、k2等組成。 紅外線發(fā)射管vl1發(fā)出的紅外光透過

5、紙張后，被光敏二極管vl2接收。當(dāng)紙張較厚時，透射后的光線強度較弱，vl2的導(dǎo)通能力較弱，導(dǎo)通內(nèi)阻較大，使ic1的4腳、7腳電壓變高，當(dāng)兩腳電壓超過5腳的基淮電壓時，2腳輸出低電平，使晶體管v1導(dǎo)通，發(fā)光二極管vl3點亮，繼電器k1動作，使控制紙張較厚的電路工作。反之，紙張較薄時，ic1的7腳、4腳電壓變低，當(dāng)兩腳電壓低于6腳的基準(zhǔn)電壓時，1腳輸出低電平，使晶體管v2導(dǎo)通，發(fā)光二極管vl4點亮，繼電器k2動作，使控制紙張較薄的電路工作。ic1的5腳、6腳的電壓分別由電位器rp1和rp2調(diào)節(jié)。electronics workbench模擬方案對比(-郭偉，賴萬昌，程鋒-成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動化

6、工程學(xué))實驗21材料與儀器材料：709m-2靜電復(fù)印紙(規(guī)格：182257rem)；809m膠版印刷紙(規(guī)格：393268mm)；1209m。2銅版紙(規(guī)格：443298turn)；fezn合金板。儀器：ied-2000p型手提式多元素x射線熒光分析儀；si-pin電致冷半導(dǎo)體探測器(fwhm為186ev59key)；同位素源采用。甲u。22最佳測量條件的選擇221特征熒光吸收法的最佳測量條件試驗選擇zr。特征線在紙張中的吸收來測量紙張的厚度。在放射源和探測器的相對位置不變的情況下，實際測量合金板位置改變與zmk。特征熒光計數(shù)之間的關(guān)系。實驗表明：源樣距為910mm時，znk。特征熒光0柏玫最

7、大，故測量刪翅券醐耐羊距為9mm。所有測量均在同條件下進行，室內(nèi)溫度保持在25；對入射射線采用書11riuil的準(zhǔn)直器進行準(zhǔn)直；調(diào)整源土虧探測器的l立置，使0。為650；每個相揪i上量5次，單次222反散射法的最佳測量條件同樣采用對合金板樣品的測量，在放射源和探測器的相對位置不變的情況下，實際測量合金板位置改變與散射射線計數(shù)之間的關(guān)系。當(dāng)源樣距為89mm時，散射射線計數(shù)最大，測量時選擇源樣距為9mm；0：為65。a，其他條件同上。23樣品制備與儀器標(biāo)定利用厚度儀(儀器符合is0534、gbt4513、qbt1055標(biāo)準(zhǔn))測量所有紙張樣品的厚度，作為實驗的參考值，每一類型的紙張任意選取5張作為標(biāo)

8、準(zhǔn)樣品。將所有紙張加工成規(guī)格為99cm的紙片，其中同材質(zhì)的待測紙張若干張。采用相對分析方法，通過測量作為標(biāo)準(zhǔn)樣品的紙張來標(biāo)定x射線熒光分析儀。1)特征熒光吸收法的標(biāo)定公式為：其中，a，b分別為標(biāo)定系數(shù)；厶(d)和厶(0)可直接測量。通過測量標(biāo)準(zhǔn)樣品，擬合求出系數(shù)a，b，然后根據(jù)(3)式則可測量待測紙張的厚度。2)反散射法的標(biāo)定公式為：其中，c為標(biāo)定系數(shù)；盡(dm目為紙層達到飽合厚度所記錄的計數(shù)率；磚(d)和匙(o)可直接測量。通過測量標(biāo)準(zhǔn)樣品，擬合求出系數(shù)c，然后根據(jù)(4)式則可測量待測紙張的厚度。24數(shù)據(jù)獲取采用成都微子科技有限公司編制的xrf解譜軟件解析本次實驗中有關(guān)特征線的凈強度計數(shù)率。

9、3測量的準(zhǔn)確性和精密度測量結(jié)果如下表所示，采用特征熒光吸收法,對于709m2靜電復(fù)印紙的厚度測量相對偏差小于47，對于809,m-2膠版印刷紙、1209m1銅版紙相對偏差則分別小于46和13；測量銅版紙時的平均相對誤差僅為1o，顯然測量的準(zhǔn)確性好于前兩種紙張。反散射法對于靜電復(fù)印紙、膠版印刷紙以及銅版紙的厚度測量相對偏差分別小于61、42tgi 63。這說明兩種方法對于紙張厚度測量都具有較高的準(zhǔn)確性。測量數(shù)據(jù)的分散性反映了測試方法和儀器的穩(wěn)定性圜，實驗中對兩種方法，分別進行試驗。重復(fù)測量8次。在測量厚度不同的紙張樣品時，兩種方法所測量數(shù)據(jù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于35，數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性很好，表明兩種測量

10、方法的精密度較高。限于篇幅不再贅述。通過測量的準(zhǔn)確性和精密度試驗得出：所采用的ied-2000p型xrf分析儀性能很穩(wěn)定，采用特征熒光吸收法和反散射法對于紙張厚度的檢測具有很高的優(yōu)越性。4結(jié)論實驗表明：1)x熒光方法測紙張厚度具有方法簡單、干擾少等優(yōu)點，空氣擾動對測量結(jié)果幾乎沒有影響；2)x熒光方法測量的紙張面積范圍可達dp40mm，因而檢測結(jié)果的代表性好，測量精度可滿足生產(chǎn)要求；3)如改用x光管作為激發(fā)源，則分析速度可提高10-100倍；4)采用特征熒光方法測量厚度應(yīng)該注意計算特征譜線選擇的問題，以及由此導(dǎo)致對測量結(jié)果的影響；5)實驗所采用的8日pu活度雖僅為30mci，測量過程還是應(yīng)該注意

11、輻射安全，具體的做法是：在安裝、檢查放射源時應(yīng)避免用手直接接觸放射源的活性部分，盡可能縮短操作時間，減少直接照射時間，另外在可能的情況下，配置和使用防護設(shè)備；6)實驗是ied-2000p型xrf分析儀在紙張厚度測量上的首次應(yīng)用，為下一步開展x熒光方法在線測試系統(tǒng)的研制提供了參考參考文獻 reference維庫電子市場網(wǎng)電子元器件資料查詢網(wǎng)百度知道源來儀器采購網(wǎng)_郭偉 賴萬昌 程鋒_成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動化工程學(xué)院_2007 26(6)_文章編號：10016309(2007)06007703 附 件 accessories1. 電路原理圖2. 元器件清單r1r6選用14w碳膜電阻器或金屬膜電阻

12、器。vd1vd6均選用1n4007型硅整流二極管。vl1選用電視機遙控器用紅外發(fā)射管；vl2選用與vl1配套的紅外光敏二極管；vl3選用5mm的紅色發(fā)光二極管；vl4選用5mm的綠色發(fā)光二極管。v1和v2選用59012或58550型硅pnp型晶體管。ic1選用lm339型四比較器集成電路；ic2選用lm7812型集成穩(wěn)壓器。k1、k2均選用直流12v小型繼電器。t選用8w、二次電壓為12v的電源變壓器。電路調(diào)試元器件安裝無誤后，取一張厚度標(biāo)準(zhǔn)的紙，放在vl1與vl2之間，先調(diào)節(jié)電位器rp1至vl3發(fā)光、k1動作。然后回調(diào)電位器rp1，使vl3熄滅。再調(diào)節(jié)電位器rp2，當(dāng)vl4發(fā)光、k2動作后，

13、適量回調(diào)電位器rp2，使vl4熄滅。由此可見，檢測靈敏度與電位器rp1、rp2的回調(diào)量有關(guān)。3. 實物照片zbh-4紙與紙板厚度測定儀 參數(shù)觸壓力 （10010）kpa 接觸面積 （2005）mm2 測量范圍 （04）mm，分度值0.01mm、0.001mm 測量面平行度 0.005mm 示值誤差 0.0025mm或0.5 示值變動性 0.0025mm或0.5 外形尺寸（長寬高） 233mm160mm120mm 質(zhì)量 約5.5kg 4. lm339電壓比較器介紹 lm339電壓比較器芯片內(nèi)部裝有四個獨立的電壓比較器，是很常見的集成電路。利用lm339可以方便的組成各種電壓比較器電路和振蕩器電路

14、。 lm339的特點和一些參數(shù)：1）電壓失調(diào)小，一般是2mv；2）共模范圍非常大，為0v到電源電壓減1.5v；3）他對比較信號源的內(nèi)阻限制很寬；4）lm339 vcc電壓范圍寬，單電源為2-36v，雙電源電壓為1v-18v；5）輸出端電位可靈活方便地選用。6）差動輸入電壓范圍很大，甚至能等于vcc；四電壓比較器lm339簡介 lm339集成塊內(nèi)部裝有四個獨立的電壓比較器，該電壓比較器的特點是：1）失調(diào)電壓小，典型值為2mv；2）電源電壓范圍寬，單電源為2-36v，雙電源電壓為1v-18v；3）對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬；4）共模范圍很大，為0（ucc-1.5v）vo；5）差動輸入電壓范圍較大，

15、大到可以等于電源電壓；6）輸出端電位可靈活方便地選用。 lm339集成塊采用c-14型封裝，外型及管腳排列如圖。由于lm339使用靈活，應(yīng)用廣泛，所以世界上各大ic生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四比較器，如ir2339、ani339、sf339等，它們的參數(shù)基本一致，可互換使用。lm339類似于增益不可調(diào)的運算放大器。每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個稱為反相輸入端，用“-”表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇lm339輸入共模范圍的任何一點），另一端加一個待比較的信號電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)“-”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大于10mv就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把lm339用在弱信