摘要：“自動報紙架”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，實現(xiàn)了報紙架的自動控制。 關(guān)鍵詞：電感傳感器；報紙架；自動控制 一、前言 隨著社會的發(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)自動化、國防、生物工程、交通運輸、等多個領(lǐng)域展現(xiàn)其魅力與風(fēng)采，它配合電子電路，實現(xiàn)了智能化的自動控制。本文設(shè)計的“自動報紙架”可實現(xiàn)自動夾報和自動存取報紙，該裝置主要由機械傳動系統(tǒng)和電路控制系統(tǒng)兩大部分組成，具有存儲七個報紙夾、自動夾報和智能化自動選取報紙夾的功能。 二、電路組成 報紙夾自動存取控制電路主要由電感傳感器、計數(shù)器、編碼器、比較器、譯碼驅(qū)動及數(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面產(chǎn)生一個交變電磁場，當(dāng)金屬物體接近傳感器 檢測面時，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)換為電信號通過整形放大轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開關(guān)信號，經(jīng)功率放大后輸出為高、低電平，即當(dāng)報紙夾接近電感傳感器的檢測面時，傳感器輸出端輸出為高電平（電源電壓24V）；當(dāng)報紙夾偏離傳感器的檢測面時，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，它代表了在報紙倉里七個不同位置的報紙夾，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，信號分兩路輸出，一路送入譯碼驅(qū)動電路U3（74LS48），譯碼成數(shù)碼管所能識別的十進(jìn)制數(shù)并驅(qū)動數(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)報紙夾經(jīng)過電感傳感器時，傳感器產(chǎn)生的脈沖送入計數(shù)器U6（CD4518）進(jìn)行計數(shù)，并由U6譯成一個四位十六進(jìn)制數(shù)，分兩路信號輸出，一路送入比較器U4進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，當(dāng)兩路輸入信號相等時，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去控制電機停止工作；另一路信號與電機控制電路J6送來的檢測信號同時進(jìn)入邏輯控制電路U5（74LS08），進(jìn)行邏輯條件檢測判斷，當(dāng)計數(shù)脈沖為7，并且J6動作時，邏輯電路輸出高電平信號，命令清零電路對計數(shù)器進(jìn)行為時2秒. 具體工作如下： （1）按鍵盤按下的數(shù)小于“7”，并且計數(shù)器計數(shù)也小于“7”時，例如按鍵盤按下為“5”，經(jīng)編碼DCBA為1010，反相為0101，一路信號送入譯碼驅(qū)動電路進(jìn)行4-7線譯碼并驅(qū)動共陰數(shù)碼管顯示出“5”；另一路信號進(jìn)入比較器。此時，電感傳感器檢測出報紙夾的脈沖，經(jīng)計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)也送入比較器，比較器將兩路信號進(jìn)行比較，當(dāng)計數(shù)器輸出不等于“5”時，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，電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)；當(dāng)計數(shù)器輸出的脈沖數(shù)等于“5”時，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，電機停轉(zhuǎn)。 （2）按鍵盤與計數(shù)器輸出狀態(tài)同時等于7時，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，電機停轉(zhuǎn)。此時，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不動作，其常閉觸點接通，J7吸合，J7的常開觸點接通電源，電機運轉(zhuǎn)。這時由于計數(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，這時由于J6不吸合，其常開觸點斷開，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，其常開的觸點接通，+12V的電源經(jīng)J8向計時清零電路供電，由J1、J2 、Q4、U9（CD4541BE）等組成的清零時電路（圖4）開始工作，J1動作，其常閉觸點斷開，U6開始清零，計時電路計時，當(dāng)計時達(dá)到2秒（調(diào)節(jié)R13可實現(xiàn)）時，U9的第⑧腳輸出為高電平，Q4導(dǎo)通，J2動作，其常閉觸點斷開，切斷計時電路電源，J1、J2復(fù)位，計數(shù)器清零結(jié)束，U6重新開始計數(shù)，這時，Q2截止，J8不吸合，計時電路不工作，直到計數(shù)器輸出等于按鍵盤按下的數(shù)時，電機才停止。當(dāng)按鍵盤與計數(shù)器輸出狀態(tài)同時等于7，并按下按鍵盤除7外的任何一鍵時，計時清零電路重復(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，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控制電路供電，另一方面為蓄電池BT1充電。當(dāng)市電斷電時，蓄電池12V的直流電源經(jīng)D7、U7（穩(wěn)壓5V）向計數(shù)器供電，維持計數(shù)器的記憶。為了解決交、直流轉(zhuǎn)換過程中會出現(xiàn)瞬間斷電現(xiàn)象，本電路加入C2（100UF），利用電容C2放電時間大于轉(zhuǎn)換斷電時間，保持對計數(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，以保護計數(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是一個六反相器，可選用74LS04；U3選擇74LS48，它為4-7段共陰譯碼驅(qū)動電路；U4為四位數(shù)據(jù)比較器，可選用74LS85；U5是一個與門電路，可選74LS08，應(yīng)用與門電路設(shè)計條件檢測器；U6可選用CD4518，它為CMOS45系列產(chǎn)品，十六進(jìn)制計數(shù)器，本電路設(shè)置成脈沖上升沿計數(shù)器；U9選用CD4541BE，它為可編程振蕩、計數(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，對電源電路一般使用萬用表基本可以達(dá)到目的。而對控制電路則采用萬用表與示波器相結(jié)合，先模擬（用鐵模擬報紙夾經(jīng)過）后實際應(yīng)用，根據(jù)設(shè)計電路一步一步地進(jìn)行驗證，由于本電路可調(diào)元件極小，電路控制效果比較容易實現(xiàn)。 四、結(jié)束語 本電路利用電感傳感器檢測報紙夾的脈沖數(shù)，應(yīng)用普通的數(shù)字集成電路來實現(xiàn)報紙夾的自動夾報和自動選取等控制。這種設(shè)計思路、設(shè)計電路經(jīng)過開發(fā)人員進(jìn)一步改進(jìn)和完善，還可以應(yīng)用在其它的自動化領(lǐng)域。 參考文獻(xiàn)： [1]謝文和著，傳感器及其應(yīng)用[M]，北京：高等教育出版社，2003。 [2]廣東、北京、廣西中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校教材委員會組，電子技術(shù)[M]，廣州：廣東高等教育出版社，2000 [3]、最新世界三極管特性代換手冊編譯組，最新世界三極管特性代換手冊[M]，福建：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2001