光电检测论文

1、光电检测论文机电学院 机械电子工程102班关于流水线的故障的光电检测应用摘要：在工农业生产中，可以根据检测对象和检测要求选择合适的光电检测技术，才能有效达到检测目的，每种光电检测技术有其自身的优点和局限性，对检测重要设备或高检测要求的场合，往往要求采用多种光电检测技术完成检测任务，以发挥各自的优点，达到全面检测的目的。关键字：流水线 检测 原理一、引言由于工厂车间化，流水线生产方式已经得到在工业生产上的广泛应用。而传统生产方式中安置专门工人对流水线进行故障的实时监督和手动检查的故障检测随着科技的发展，已经逐渐遭到社会的淘汰。因此，对流水线故障自动化检测成为一个重要的也是极具实际价值的课题。对流

2、水线的故障检测方式多种，可以从机械检测，光电检测等来设计方案实现。而本设计就是基于光电检测来实现自动化流水线检测的实用装置。对比其他的检测方法，光电检测具有许多突出的优点。第一，光电检测具有实时性强，可以对流水线上的故障进行实时的检测，对故障的响应速度快。第二，光电检测准确性高，如本设计中由于成本和许多客观因素限制，我们仅采用市面上非常普通的光敏二极管就可以轻松的实现分辨率达到0.5mm精度的检测，如若采用对光强更加敏感的器件作为装置的探头，将可以实现更高的探测精度，可见光电检测可实现高准确度的故障检测。二、检测机理1、原理方案利用光敏二极管做探头，根据光敏二极管的特性，可知当光敏二极管工作在

3、线性区，有光照时，光敏二极管的光电流增大，由此将与光敏二极管连接的支路作为输入信号，与一设定的参考电压通过LM339进行电压比较器。将其输出的信号作为单脉冲触发器74HC123的的输入。在74HC123的真值表中选择一种合适的连接方法，让其在输入信号跳变，即出现上升沿或下降沿时激发出一个单脉冲，利用该输出来实现对报警器件蜂鸣器的驱动。总体的电路框图如下：1、 电路模块的设计(1) 电压比较电路在本设计中，为了配合以后的报警电路模块中74HC123的真值表，设计电压比较电路如下：如上图所示，利用4电压比较器LM339的1IN+和1IN- 进行比较，1IN-接参考电压，此处可以通过改变变压器R1中

4、接地部分的分压来设置上图（b）中的门限电压Ur的值。特别说明一下，上图中的R7实际上是一个0欧的电阻，主要是为了在往后生成的PCB中实现跳线功能。此处对1IN-的参考电压有如下公式： ( 1 )其中Rx为变阻器中触头与地直接的电阻值。 而1IN+的输入信号为R5的分压。由于3DU型光敏三极管P1的线性区的光电流大约在毫安级，因此此处的R5选取阻值为。 另外，此处的输出1Out也接了一个10K的上拉电阻，电容C3是为了输入的电压更稳定，有稳压的作用。 因此通过本电路模块实现：当流水线上出现故障，即在一段较长时间（在后面74HC123的延时中可对其进行设置）内，光敏三极管要么被光源常照，要么被常挡

5、。当光敏三极管被常照时，设定其高于参考电压Ur，则比较后一直输出高电平；反之，当光敏三极管被常挡时，比较后一直输出低电平。两种情况都有一个共同点，输出没有跳变，即不会产生下降沿。(2) 报警电路在（1）模块处理后的输出1Out便成为了报警电路的输入信号。本模块主要实现对蜂鸣器的相应驱动来报警的作用。具体电路如下：由设计原理可知，当流水线出现故障时，输入的信号1Out不会发生跳变，由74HC123的真值表（见后对74HC123的芯片简介），可知当电路如上图接法时，当A（1脚）没有下降沿则其输出（4脚）将一直保持高电平，此时其所连接的蜂鸣器BUZ1将一直响；反之，当流水线上没有故障显示，则输入的信

6、号1Out将发生跳变，总会产生一个下降沿触发到74HC123产生一个单脉冲，其脉冲宽度由1RC（15脚）和1C（14脚）决定。延时时间有如下关系： 易知这个延时时间便是设置的在流水线故障检测中可以允许流水线上没有放置产品的最长距离对应的经过时间。另外，此处的C2起到稳压的作用，令到输入点的电源电压不能发生突变，令电路更稳定。(3) 激光源驱动电路本模块是用于照明光敏三极管探头的，其相对独立和简单。具体电路图如右图所示：右图中为了得到比较强的激光，R3的阻值为51欧，而让它并联一个100uF的电容C1可以在断电上电时不至于产生突变的电压，保护电路。2、 器件选择元件清单元件名称编号参数个数备注变

7、阻器R15K1个电阻R2 , R510K2个电阻R3511个电阻R4 , R62.2M2个电阻R701个跳线电阻电解电容C1100uF1个瓷片电容C2,C3,C4,0.1u3个电解电容C51u1个LM339U11个74HC123U21个3DU型 光敏三极管P11个激光头1个排针2个元件简介1）3DU型 光敏三极管其参数表和输出特性曲线如下所示;2）LM339 -4电压比较器下面分别是芯片的引脚图和内部原理图可见在这个芯片中包含了4个电压比较器。3）74HC123-双可重触发单脉冲触发器下面是其引脚图和功能表 2、结果分析本装置可以较好的满足设计要求，实现流水线故障的快速实时检测。通过调节变阻器

8、，改变Rx的值，可以改变检测的分辨率，实现精确检测。当激光头和光敏二极管之间有遮挡物（即产品）经过，且两个产品经过对准点的时间小于限定的延时时间，则判断为流水线上没有发生故障，此时蜂鸣器没有工作。一旦流水线上在最后一个延时时间内都没有东西经过，即光敏三极管接收到的光强没有跳变，此时判断为流水线上发生了故障，此时74HC123便会在立即恢复高电平，驱动蜂鸣器发出警报，提醒人工检查。三、对光电检测技术的认识及展望光电检测技术可以在不破坏被测对象的前提下完成产品的检测任务，因此已深入到日常生活的各个方面。然而光电检测技术也不能完全取代破坏性试验，有时需要采用破坏性检测方法对检测的结果进行验证和对比。

9、在工农业生产中，可以根据检测对象和检测要求选择合适的光电检测技术，才能有效达到检测目的，每种光电检测技术有其自身的优点和局限性，对检测重要设备或高检测要求的场合，往往要求采用多种光电检测技术完成检测任务，以发挥各自的优点，达到全面检测的目的。随着计算技术、信号处理技术和信号计量方法的不断发展，各种检测方法产生的多维谱图信息提取技术将会得到进一步发展，从而为光电检测技术的应用提供了良好的软件支持。光电检测技术的产生使人类能更有效地扩展自身的视觉能力使视觉的长波延伸到亚毫米波短波延伸到紫外线射线并可以在超快速度条件下检测诸如核反航空器发射等变化过程光电检测技术以其所具有高精度速度快非接触、频宽与信

10、息容量极大、信息效率极高、以及自动化程度高等突出特点，将光学技术与现代电子技术相结合，广泛应用于工业、农业、家庭、医学、军事和空间科学技术等许多科学领域。在工业领域方面主要表现在在线检测如零件尺寸、产品缺陷、装配定位；汽车传感器中如汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容以及温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等。家庭应用方面主要表现在我们日常生活的用品中，如数码相机、数码摄像机的自动对焦红外测距传感器；自动感应灯的亮度检测，光敏电阻；空调、冰箱、电饭煲的温度检测热敏电阻、热电偶、电话、麦克风的话音转换驻极电容传感器等。医疗卫生应用方面主要表现在数字体温计中接触式热敏电阻，非接触式有红外传感器；电子血压计的血压检测的压力传感器；血糖测试仪、胆固醇检测仪的离子传感器等。在国防和军事应用方面方面表现在夜视瞄准机系统的非冷却红外传感器技术、地基拦截器、早期预警系统、前沿部署（如雷达）管理与控制系统、卫星红外线监测系统的方面。光电检测技术在航天领域的应用主要用于检测参数加速度、温度、压力、振动、流量、应变、声学等传感器方面。从上面所述的应用现状可以看出随着光电检测技术的发展及现代化进程的不断推进，光电检测技术的应用领域将越来越广，将广泛应用于