(论文)黑线检测系统设计(2013年优秀毕业设计论文)

课程设计报告 黑线检测系统设计一、 设计目的：1、练习自拟的光电传感系统。2、熟练掌握和运用反射式光电传感器、继电器及放大等基本电路。二、 设计内容： 光电传感器控制的黑线检测系统 三、 设计要求： 如果光电传感器碰到黑线，电机正转，其他情况电机不转。可以调节黑线色度触发点。四、 器件选择： 电烙铁一把，万用电路板一块，5V稳压电源，ST178/188反射式光电传感器一个，9012/9013三极管一个，3V继电器一个，1K和20K电阻各一个，电机一个五、 设计思路：检测板上黑线的基本原理是：光线照射到板上并反射，由于黑线和白纸的反系数不同，根据接收到的反射光强弱判断是否黑线。 方案一：可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射-接收电路。这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判，即使是采用超高亮发光二极管可以降低一定的干扰，但这将增加额外的功率损耗。 方案二：脉冲调制的反射式红外发射-接收器。采用带有交流分量的调制信号，可以大幅的减少环境光源的直流分量的干扰，但由于该红外发射管的最大工作电流取决于平均电流，该最大电流需要通过调节占空比来调节；而且需要添加额外的电路和程序，本题中并不需要很大的电流，故不需要采用该管子。 方案三：不调制的反射式红外发射-接收器。由于采用红外管代替普通可见光管，可以有效的降低环境光源的干扰，尺寸小、质量轻、灵敏度高，对辅助装置的要求最少，对人眼无伤害，采用不调制的反射式红外发射-接收器完全可以有效的降低干扰，而且方便可行，能够准确的实施检测。 基于上述考虑，我们决定采用方案三。六、 设计原理：l ST178反射式红外光电传感器1、 特点：ST178由高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，检测距离可调整范围大，4-10mm可用，采用非接触检测方式。2、 外形尺寸： 3、 极限参数：（Ta=25）4、 光电特性：（Ta=25）继电器动作原理: 上图为直流无极继电器，当电流通过线圈时，铁芯吸动衔铁，使推杆向上移动，带动中簧片断开后接点，而与前接点闭合；当电源切断后，铁芯失磁，衔铁自行释放，使推杆下降，中簧片断开前接点，而与后接点闭合。整体电路图如下：分析如下：当传感器遇到黑线时，黑线将红外线全部吸收，无光反射，左侧三极管处于截止状态，导致左侧整个电路不能正常工作，继电器打在右侧开关处，电机处于转动状态：当传感器遇到非黑线时，非黑线将部分红外线反射到三极管be端，当be端的电压达到0.7v时，左侧三极管导通，右侧三极管也处于导通状态，右侧三极管主要是放大电流的作用，当右侧电阻分压达到3v时，继电器打到左侧开关，电机停止转动。最左侧的电位器有两个作用，一是保护传感器的发光二极管，二是可以通过调节电阻值来调整通过发光二极管的电流值，进而可以调节三极管接收到的电流值的大小，实现本实验要求的第三项。 七、 制作步骤：根据实验要求以及元器件设计合理的原理图，并在计算机上进行仿真，期间通过实验调试各个元件的型号以及大小；在面包板上严格按照仿真图进行实物连接并实验，完成理论到实践的转换；然后在电路板上进行最后的焊接工作，此时，应注意以下问题：1 反射式光电传感器由一个二极管和三极管组成,应该会区分各自的管脚与极性.二极管脚长的一端为正极,另一端为负极,正极对应的三极管管脚为E极,另一端为C极。2 本次实验所用的三极管为9013，NPN型，正对圆弧的一面，管脚向下依次是C，B，E极。3 分清继电器的输入端和输出端：继电器为二端输入三端输出器件，两端输入对应实物三只管脚一边的外面两只，中间的一只为输出端，两只管脚的一面分别为输出的常闭段和常开端。 电路焊接好以后，通过控制电位器的大小，八、 电路扩展： 此次实验需要改进的地方很多，最简单的实现方法是利用单片机控制，由于不同的颜色对红外线的反射程度不同，导致三极管的输出电压值不同，可通过调节使黑线和非黑线的输出电压值分别为单片机的低电平和高电平，从而用单片机控制电机的转动。由于时间有限，所学的单片机的知识也不足够，没有在实践中尝试自己的新想法，敬请老师予以谅解。九、 心得体会： 十、 参考文