摘要：“自動(dòng)報(bào)紙架”是作者自行研發(fā)的產(chǎn)品，本文主要闡述利用電感傳感器技術(shù)，結(jié)合模擬電子和數(shù)字電子線路，實(shí)現(xiàn)了報(bào)紙架的自動(dòng)控制。
關(guān)鍵詞：電感傳感器；報(bào)紙架；自動(dòng)控制
中圖分類號(hào)：TP212.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、前言

隨著社會(huì)的發(fā)展，信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，信息技術(shù)的相關(guān)行業(yè)猶如雨后春筍，迅猛發(fā)展。傳感器技術(shù)也伴隨信息技術(shù)發(fā)展而不斷壯大，它已在工業(yè)自動(dòng)化、國(guó)防、生物工程、交通運(yùn)輸、等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)其魅力與風(fēng)采，它配合電子電路，實(shí)現(xiàn)了智能化的自動(dòng)控制。本文設(shè)計(jì)的“自動(dòng)報(bào)紙架”可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾報(bào)和自動(dòng)存取報(bào)紙，該裝置主要由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和電路控制系統(tǒng)兩大部分組成，具有存儲(chǔ)七個(gè)報(bào)紙夾、自動(dòng)夾報(bào)和智能化自動(dòng)選取報(bào)紙夾的功能。



二、電路組成

報(bào)紙夾自動(dòng)存取控制電路主要由電感傳感器、計(jì)數(shù)器、編碼器、比較器、譯碼驅(qū)動(dòng)及數(shù)碼顯示等組成，原理框圖如圖1,電路圖如圖2所示。

1、電感傳感器

電感傳感器是一種非接觸型的檢測(cè)器件，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框圖如圖3，它是由高頻振蕩、檢波、放大、觸發(fā)及輸出電路等組成。高頻振蕩器在傳感器檢測(cè)面產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近傳感器

檢測(cè)面時(shí)，金屬中產(chǎn)生的渦流吸收了振蕩器的能量，使振蕩減弱以至停振。振蕩器的振蕩及停振這兩種狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)通過整形放大轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開關(guān)信號(hào)，經(jīng)功率放大后輸出為高、低電平，即當(dāng)報(bào)紙夾接近電感傳感器的檢測(cè)面時(shí)，傳感器輸出端輸出為高電平（電源電壓24V）；當(dāng)報(bào)紙夾偏離傳感器的檢測(cè)面時(shí)，電感傳感器輸出為低電平（0V）。

2、控制電路

S1-S7構(gòu)成了按鍵盤，它代表了在報(bào)紙倉(cāng)里七個(gè)不同位置的報(bào)紙夾，是一位十進(jìn)制數(shù)，該數(shù)進(jìn)入編碼器U1（74LS147）編碼成一個(gè)四位十六進(jìn)制數(shù)，從U1的 14 、⑨、⑦、⑥腳輸出，經(jīng)送入反相器U2（74LS04）的反相放大，信號(hào)分兩路輸出，一路送入譯碼驅(qū)動(dòng)電路U3（74LS48），譯碼成數(shù)碼管所能識(shí)別的十進(jìn)制數(shù)并驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示出按鍵盤按下的十進(jìn)制數(shù)；另一路送給比較器U4（74LS85）作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，與電感傳感器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)報(bào)紙夾經(jīng)過電感傳感器時(shí)，傳感器產(chǎn)生的脈沖送入計(jì)數(shù)器U6（CD4518）進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由U6譯成一個(gè)四位十六進(jìn)制數(shù)，分兩路信號(hào)輸出，一路送入比較器U4進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，當(dāng)兩路輸入信號(hào)相等時(shí)，比較器U4第⑥腳輸出為高電平，經(jīng)R1使Q7飽和導(dǎo)通，J6、J7去控制電機(jī)停止工作；另一路信號(hào)與電機(jī)控制電路J6送來的檢測(cè)信號(hào)同時(shí)進(jìn)入邏輯控制電路U5（74LS08），進(jìn)行邏輯條件檢測(cè)判斷，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖為7，并且J6動(dòng)作時(shí)，邏輯電路輸出高電平信號(hào)，命令清零電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行為時(shí)2秒. 具體工作如下：

（1）按鍵盤按下的數(shù)小于“7”，并且計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)也小于“7”時(shí)，例如按鍵盤按下為“5”，經(jīng)編碼DCBA為1010，反相為0101，一路信號(hào)送入譯碼驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行4-7線譯碼并驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管顯示出“5”；另一路信號(hào)進(jìn)入比較器。此時(shí)，電感傳感器檢測(cè)出報(bào)紙夾的脈沖，經(jīng)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)也送入比較器，比較器將兩路信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出不等于“5”時(shí)，比較器OA=B為低電平，Q1截止J6不吸合，J7吸合，220V電源經(jīng)J7加到電機(jī)，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出的脈沖數(shù)等于“5”時(shí)，比較器OA=B為高電平，Q1導(dǎo)通，J6吸合，其常閉觸頭斷開J7，J7不吸合，斷開常開觸頭，電機(jī)停轉(zhuǎn)。

（2）按鍵盤與計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)同時(shí)等于7時(shí)，比較器OA=B為高電平， Q1導(dǎo)通，J6吸合，其常閉觸頭斷開J7，J7不吸合，斷開常開觸頭，電機(jī)停轉(zhuǎn)。此時(shí)，若再按下按鍵盤中除7外的任何鍵，比較器OA=B為低電平，Q1截止，J6不動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)接通，J7吸合，J7的常開觸點(diǎn)接通電源，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)由于計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)為“7”，U5A①②腳為高電平，第③腳輸出為高電平，U5B④腳為高電平，第⑤腳也為高電平，使⑥腳輸出為高電平， U5C的第⑨腳也為高電平，這時(shí)由于J6不吸合，其常開觸點(diǎn)斷開，使U5C的第⑩腳為高電平，因此，U5C的第⑧腳輸出為高電平，Q2導(dǎo)通，J8吸合，其常開的觸點(diǎn)接通，+12V的電源經(jīng)J8向計(jì)時(shí)清零電路供電，由J1、J2 、Q4、U9（CD4541BE）等組成的清零時(shí)電路（圖4）開始工作，J1動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開，U6開始清零，計(jì)時(shí)電路計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到2秒（調(diào)節(jié)R13可實(shí)現(xiàn)）時(shí)，U9的第⑧腳輸出為高電平，Q4導(dǎo)通，J2動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開，切斷計(jì)時(shí)電路電源，J1、J2復(fù)位，計(jì)數(shù)器清零結(jié)束，U6重新開始計(jì)數(shù)，這時(shí)，Q2截止，J8不吸合，計(jì)時(shí)電路不工作，直到計(jì)數(shù)器輸出等于按鍵盤按下的數(shù)時(shí)，電機(jī)才停止。當(dāng)按鍵盤與計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)同時(shí)等于7，并按下按鍵盤除7外的任何一鍵時(shí)，計(jì)時(shí)清零電路重復(fù)上述的清零工作。

3、電源電路

電源電路如圖5，它是由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓及交直流供電轉(zhuǎn)換電路等構(gòu)成。220V的交流電經(jīng)T1變壓器變壓為12V的交流電壓，由D1-D4組成的橋式整流電路整流，再由C1濾波，將12V的交流電壓變?yōu)榧s15V的直流電壓，加入到轉(zhuǎn)換電路，交直流的轉(zhuǎn)換電路主要由D5、D6、D7、C1、C2及蓄電池BT1組成，當(dāng)市電（220V）供電時(shí)，整流濾波的電壓大于蓄電池的電壓，D5、D6導(dǎo)通，D7截止。整流濾波的電壓一方面為電機(jī)控制電路供電，另一方面為蓄電池BT1充電。當(dāng)市電斷電時(shí)，蓄電池12V的直流電源經(jīng)D7、U7（穩(wěn)壓5V）向計(jì)數(shù)器供電，維持計(jì)數(shù)器的記憶。為了解決交、直流轉(zhuǎn)換過程中會(huì)出現(xiàn)瞬間斷電現(xiàn)象，本電路加入C2（100UF），利用電容C2放電時(shí)間大于轉(zhuǎn)換斷電時(shí)間，保持對(duì)計(jì)數(shù)器的供電。



三、主要器件選擇與調(diào)試

電感傳感器（LV）采用FESTO公司的SIEN-M30B-PS-K-L電感傳感器，由于該傳感器應(yīng)用電源為24V，為了該傳感器與計(jì)數(shù)器之間更好地配接，在它們中間加入了U12進(jìn)行穩(wěn)壓，以保護(hù)計(jì)數(shù)器的安全，若采用電源為5V的電感傳感器，其輸出端可直接接到U6（CD4518BE）的第①腳，省去U12；U1可選用74LS147，它為10-4線優(yōu)先編碼器，本電路只設(shè)置為7-4線編譯；U2是一個(gè)六反相器，可選用74LS04；U3選擇74LS48，它為4-7段共陰譯碼驅(qū)動(dòng)電路；U4為四位數(shù)據(jù)比較器，可選用74LS85；U5是一個(gè)與門電路，可選74LS08，應(yīng)用與門電路設(shè)計(jì)條件檢測(cè)器；U6可選用CD4518，它為CMOS45系列產(chǎn)品，十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，本電路設(shè)置成脈沖上升沿計(jì)數(shù)器；U9選用CD4541BE，它為可編程振蕩、計(jì)數(shù)器；U7、U12采用三端穩(wěn)壓集成電路AN7805；U8采用AN7812；U11采用AN7824。上述元器件大多數(shù)為數(shù)字集成電路，在焊接集成塊時(shí)最好使用IC插座，以免電烙鐵的靜電將集成電路損壞。在調(diào)試過程中，應(yīng)先調(diào)電源電路，再調(diào)控制電路，對(duì)電源電路一般使用萬用表基本可以達(dá)到目的。而對(duì)控制電路則采用萬用表與示波器相結(jié)合，先模擬（用鐵模擬報(bào)紙夾經(jīng)過）后實(shí)際應(yīng)用，根據(jù)設(shè)計(jì)電路一步一步地進(jìn)行驗(yàn)證，由于本電路可調(diào)元件極小，電路控制效果比較容易實(shí)現(xiàn)。



四、結(jié)束語(yǔ)

本電路利用電感傳感器檢測(cè)報(bào)紙夾的脈沖數(shù)，應(yīng)用普通的數(shù)字集成電路來實(shí)現(xiàn)報(bào)紙夾的自動(dòng)夾報(bào)和自動(dòng)選取等控制。這種設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)電路經(jīng)過開發(fā)人員進(jìn)一步改進(jìn)和完善，還可以應(yīng)用在其它的自動(dòng)化領(lǐng)域。





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Use Inductance Transducer To Achieve The Automatic Controlling Of Newspaper Shelf
Abstract：Automatic newspaper shelf is one of the important items on display in Guangdong Vocational Education Rollout. It is introduced in this paper how to apply inductance transducer to achieve the automatic controlling of newspaper shelf by the way of integrating analog electron and digital electron circuitry.

Keywords: inductance transducer； newspaper shelf；automatic controlling



作者簡(jiǎn)介：

鐘柱培：東莞理工學(xué)校中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：電子學(xué)。
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