一种新型并条机断条光电自停装置的设计

3．2 动态光强控制红外发射电路

红外线发射采用了动态可变光强设计，见图4。L1为红外发射二极管，T1，T2为PNP型三极管。当T2截止时，L1的限流电阻为R1+R2；T2饱和导通时短路R2，L1的限流电阻为R1，因此通过控制T2的导通状态可控制通过L1的工作电流大小，实现光强控制。微控器通过T1以频率为38 kHz、占空比为1／2的脉冲驱动红外发射管L1产生脉冲红外光。系统上电时微处理器控制T2截止，以小光强进行接收检测，若能够正常接收，系统将维持小光强发射进入工作状态，以提高发射器寿命。若不能正常接收，T2将导通提高发射光强，这时若能正常接收，系统将以较大光强进入工作状态，同时系统发出提示清洁透镜或调整接收器位置的信号。若仍不能正常接收，则自动关闭接收器输出，维持其他单元系统工作，并发出故障提示信号。这种设计方法，使发射与接收具有反馈应答特征，红外发射光强度得到动态控制，使接收器自动适用接收状态的变化，有利于提高检测可靠性。  

3．3 自停装置单元电路原理

电路的信号处理和控制核心采用了Microchip Technology Inc．生产的PIC12C508A微处理器。它基于COMS设计，采用RISC结构，片内程序存储器EPROM和数据存储器RAM，并集成了上电复位电路(POR)、时钟振荡器(INTRC)、看门狗定时器(WDT)等功能单元。具有小型化封装(8-Lead SIOC)、低功耗(2 mA@4 MHz)、高性价比的优点，为接收器的小型化设计提供了方便。自停装置的电路设计充分利用了其内建功能，提高了集成度，降低了系统成本。

电路原理如图5所示，图中电阻R1，R2，R3，R4，红外发射二极管L1、三极管T1，T2构成发射电路，由U1的GP4，GP5口输出控制信号驱动。IRM3638、电阻R5、电容C2构成红外接收电路，R5与C1的作用是与发射电路的电源隔离，防止信号串扰，稳定IRM的供电。电阻R6。、三极管T3构成输出电路，为使各单元的输出能够采用线“或”式向自停控制器输送停车信号，采用集电极开路(OC)输出。L2为共阳极红绿双色LED，与R7，R8构成状态指示电路，由U1的GP0，GP1口驱动。正常接收时显示绿色；提醒清洁时显示橙色；输出停车信号时显示红色；接收故障时为橙色闪烁，可根据显示状态了解接收器工作情况。

U1软件系统产生的38 kHz脉冲信号由GP4输出，经R3，T1驱动L1发射红外脉冲光信号。接收模组IRM接收到均匀间隔的连续脉冲时输出低电平，U1控制GP2处于低电平，T3处于截止状态，接收器输出电路呈高阻态。光路有棉条经过时，光路被遮挡，作用到接收器的光脉冲信号出现暂时中断，IRM输出高电平，高电平持续时间等于被遮挡时间。U1将通过GP3循环检测IRM的输出，确定是否有棉条经过光路或堵条遮挡光路。当GP3为高电平时，U1软件系统抗干扰确认后，GP2输出持续1 s的高电平，使输出电路饱和导通，向自停控制器提供停车信号。

实验证明，设备运行状态下棉条断裂下垂掠过光路的时间大于等于20 ms，微处理器软件系统对IRM的输出信号进行软件抗干扰处理，过滤高电平持续时间小于20 ms的输出脉冲，使飞花干扰得到彻底抑制。检测过程中，IRM仅用于接收并初步判断是否有棉条经过光路，其输出信号并不直接控制输出电路，而是送微处理器进一步确认。确认过程一方面能排除干扰，另一方面还对发射电路反馈控制信息，以稳定检测，避免了干扰和输出抖动，因此接收与发射在检测过程中具有反馈应答的智能化特征。

3．4 自停控制器电路原理

自停控制器电路原理参见图6，图中IO1，IO2为接口接线端子；J11,J12为断条停车继电器J1的触点输出；J21，J22为堵条停车继电器J2的触点输出；AC，AC为12 V交流电源输入端子，输入电压经全桥B1整流并经C1，C2滤波后输出直流电压VCC，为J1，J2供电；VCC电压还经三端稳压器V1稳压后为发射接收单元提供+5 V电压。IN1，+5 V，VSS为断条检测单元系统总线；IN2，+5 V，VSS为堵条检测单元系统总线。L1，L2分别为两种停车方式的动作指示LED。三极管T1与电阻R2，R3构成J1的驱动电路，二极管D1用于保护T1，驱动电路的输入端连接IN1。三极管T2与电阻R4，R5构成J2的驱动电路，二极管D2用于保护T2，驱动电路的输入端连接IN2。

设四路断条检测单元的输出分别为OC1，OC2，OC3，OC4；两路堵条检测单元的输出分别为OC5，OC6，则断条停车的条件为：

这种线“或”的逻辑接口设计，可方便地在总线上连接多个发射与接收单元，即无论哪一路输出低电平，都会引起自停控制器输出停车控制信号，而单元之间不会产生相互影响。

4 自停装置的程序设计

PIC12C508A微控器，采用精简指令集系统，除跳转指令外绝大多数指令周期为1μs@4 MHz。为提高抗干扰能力，启用片内WDT用于程序监控。另外，用软件对输入信号进行了抗干扰处理，过滤脉冲宽度10 ms以下的输入干扰。堵条检测软件与断条检测软件基本相同，停车输出控制时间有差异，堵条停车要待故障清除才释放停车输出。