光电对中装置

红外光电对中控制器主要由直射式红外光电传感器、平衡电桥电路、偏差信号放大电路、数字显示电路、偏差信号处理电路和执行电路等部分组成（框图见下图）。1.直射式红外光电对中传感器

直射式红外光电对中传感器由llO只红外光电发射管和110只红外光电接收管组成（见下图）。图中间的空区部分长约40cm，一般布的门幅远大于该数值。空区的两侧各设55只发射管和55只接收管。发射管和接收管的数量根据对中机的宽度而定。对中帆的宽度一般为2.4米。发射管每5只串联。然后再串一只红龟发光二极管和一只限流电阻并把他们接到约lOV的直流电源上。该直流电源在10V左右可调，再通过调整加在发射管上，从而调整红外发射管的发射功率。直射式红外光电传感器的接收管，分成左右两组，每组的接收管相互并联，在安装接收管时，要和发射管一一对应，让发射管发出的红外光正好照射在接收管上¨2.平衡电桥电路

平衡电桥电路见下图，由电阻R1、R2和光电接收管DRl～DR55、DLI～DL55以及电位器Wl组成。在图中，由于Rl=R2，传感器左侧的光电接收管DRl~DR55的个数与右侧的光电接收管DLI～DL55的个数相等，当电位器WI的滑臂处于中间位置时。根据电桥平衡条件可知。该电桥处于平衡状态。如果因每个光电接收管在亮态时的阻值参数不一致，打破了电桥平衡条件，此时可调：整电位器W，使Ua=Ub，从而达到电桥平衡。在暗态时（即布在传感器内）Uab会有三种情况出现（见图3“平衡电桥电路”中的A、B两点），即：Uab>0;Uab<0；Uab=O。以下就这三种情况逐一分析：（1）布面偏向传感器的左侧

左侧的光电接收管DRl～DR55被遮挡的个数大于右侧光克接收管DLI～DL55的个数，。因此Ua>Ub（这是因为光电接收管在暗态时阻值高，在亮态时阻值降低），Uab>0，此时电桥电路就输出一个大于零的偏差信号。（2）布面偏向传感器的右侧、同理Ua<Ub、Uab<o，此时电桥电路就输出一个小于零的偏差信号。（3）布面正好处于传感器的中间

此时Ua=Ub、uab=O，电桥电路就输出零电平。在暗态时，布面的几何中点与传感器的机械中点不处在同一点时。可通过调整电位器W1达到中点的一致，使电桥电路中的Ua=Ub。这一调整过程称为传感器的电气调零。此时传感器与布面中点相对应的点称为传感器的电气中点。传感器的机械中点与传感器的电气中点是不同的两个概念。但是在现场调试过程中。要尽量做到传感器的电气中点与传感器的机械中点相一致，从而保证进布时居中。3.偏差信号放大电路

偏差信号放大电路（见下图），由运放集成块ICI，电阻R3～R8组成的减法运算电路。在图中由于R3+R4=R5+R6//R7=R8，我们根据减法运算电路的输入与输出的关系式可知，IC的输出量：即图中的R7；R为输入电阻，即图中的（R3+R4）】。因此集成块ICl输出电压信号U0也有三种情况出现：当Ua>Ub时Uo为一正值，并与输入量成比例关系；当Ua<Ub时U0为一负值，也与输入量成比例关系。通过改变反馈电阻R7与输入电阻（R3+R4）的大小可改变比例值的大小。当Ua=Ub时，Uo=0。在ICl输入端接有电容C1～C3，其作用是防止外界的干扰对运放ICl的影响。4.数字显示电路

数字显示电路，主要由ICL7107构成的3又二分一位数字电压表（见下图），ICL7107为（40）脚大规模集成A/D转换器，能直接驱动共阳极LED数码显示器，不需要另加驱动电路和限流电阻，其工作电压为±5V双电源。由ICI输出端（6）脚输出的偏差信号，通过选择开关K送到ICL7107A/D转换器输出端（34）脚，在。A/D转换器内部将输入的偏差电压信号转换成4位BCD码，并经7段译码后以a、b、c、d、e、f、g码的形式输出，直接驱动LED数码管。5.偏差信号处理电路

偏差信号处理电路（见下图），由四运放集成块IC2（LM324）及电阻R8～R25等组成。IC2-A、IC2-B等组成正偏差信号处理电璐；IC2-C、IC2-D等组成负偏差信号处理电路。这里首先分析正偏差信号处理电路。由运放集成块IC2-A、电阻R14、R10、R1l、R16以及R8、W2等构成反相电压比较器，在IC2-A反相输入端（9）脚输入的偏差电压信号Ui与同相输入端（10脚上的基准电压Ua相比较，（10）脚上的基准电压Ua由电源+5V经R8、W2分压后获得，因此基准电压Ua≥0。假设加在（9）脚上的偏差电压信号Ui>U^，即Ui为正偏差信号时，IC2-A输出端的输出电压信号（Rf为反馈电阻，R为输入电阻），uo为一负值，负值的Uo再经IC2-B、R18、R22、R20、R24构成的反相比例放大器放大后，由原来的负信号变成了幅度足够大的正信号，通过电阻R26使三极管V1饱和导通，继电器J1吸合。继电器的常开触头接通变频器的正转／停止FWD端和Co端，使电动机作正转运行（此时变频器的速度指令由外部电位器给定）。通过导布辊调整布在传感器中的位置。使布面中点与传感器的电气中点一致。从而达到偏差信号Ui=0。假设加在IC2-A（9）脚上的偏差信号Ui<UA，即Ui为负偏差信号时，在IC2-B输出端（7）脚，将会输。出幅度足够大的负电压信号：使旁路二极管D1导通，三极管Vl处于反偏而截止，继电器J1不吸合，负偏差信号-Ui对变频器的正转运行控制端不起作用。由IC2-C、R12、R15、R13、R17以及R9W3等组成的反相电压比较器与正偏差信号处理电路的前级完全相同，所不同的是加在IC2-C正相输入端（12）脚上的基准电压，Ub与Ua的极性相反。（12）脚上的基准电压Ub由电源电压-5V经R9、W3分压后取得的，因此基准电压Ub≤0。假设加在IC2-C反相输人端（13）脚上的偏差电压信号Ui<Ub时，即Ui为负偏差电压信号，IC2-C输出端的输出电压信号D、R19、R23、R21等组成的伺相比例运算放大器放大，通过电阻R27使三极管V2饱和导通，继电器J2吸合，继电器J2的常开触头接通变频器的反转／停止REV端和COM端，使电机反转，通过导布辊调整布在传感器中的位置，使布面中点与传感器的电气中点相一致，从而又达到偏差信号Ui=0。假设加在IC2-C（13）脚上的偏差信号Ui>UB时，即Ui为正偏差电压信号。通过以上分析可知，在IC2-D的输出端将输出幅度足够大的负电压信号，使旁路二极管D2导通，三极管V2反偏而截止h、继电器J2不吸合。正偏差信号对变频器的反转，停止REV端不起作用。当偏差信号Ui为零时，无论是正偏差信号处理电路，还是负偏差信号处理电路，其结果都是使Vl、V2截止，继电器J1、J2不吸合。变频器无输出。以上控制过程在整个运行中不断进行，只要布面的中点一旦偏离传感器的电气中点，红外光电对中控制器就会立即输出一个纠偏信号给变频器进行或左或右的调整，最终保证布面居中。必须说明。变频器的速度指令是靠人工调整电位器的电位（0～5V）给定的。速度指令过大，对中控制装置易抖动，过小影响进布质量。当偏差量大时，给变频器的速度指令大；偏差量小时。给变频器的速度指令小。在下图中设计了一个选择开关K，在正常运行时将开关拨至测量侧。此时数显表显示ICl输出端（6）脚的偏差电压信号幅度。在调试时，将开关拨至左设定或右设定侧，调电位器W2或W3时。数显表显示设定值的大小。在调整时，两个数的绝对值（一个正值、一个负值）大小要一致，其值越小灵敏度越高，该值过小对中控制装置会产生抖动现象，绝对