一種新型斷條光電自停裝置的設計

U1軟件系統產(chǎn)生的38 kHz脈沖信號由GP4輸出，經(jīng)R3，T1驅動(dòng)L1發(fā)射紅外脈沖光信號。接收模組IRM接收到均勻間隔的連續脈沖時(shí)輸出低電平，U1控制GP2處于低電平，T3處于截止狀態(tài)，接收器輸出電路呈高阻態(tài)。光路有棉條經(jīng)過(guò)時(shí)，光路被遮擋，作用到接收器的光脈沖信號出現暫時(shí)中斷，IRM輸出高電平，高電平持續時(shí)間等于被遮擋時(shí)間。U1將通過(guò)GP3循環(huán)檢測IRM的輸出，確定是否有棉條經(jīng)過(guò)光路或堵條遮擋光路。當GP3為高電平時(shí)，U1軟件系統抗干擾確認后，GP2輸出持續1 s的高電平，使輸出電路飽和導通，向自?？刂破魈峁┩＼?chē)信號。
實(shí)驗證明，設備運行狀態(tài)下棉條斷裂下垂掠過(guò)光路的時(shí)間大于等于20 ms，微處理器軟件系統對IRM的輸出信號進(jìn)行軟件抗干擾處理，過(guò)濾高電平持續時(shí)間小于20 ms的輸出脈沖，使飛花干擾得到徹底抑制。檢測過(guò)程中，IRM僅用于接收并初步判斷是否有棉條經(jīng)過(guò)光路，其輸出信號并不直接控制輸出電路，而是送微處理器進(jìn)一步確認。確認過(guò)程一方面能排除干擾，另一方面還對發(fā)射電路反饋控制信息，以穩定檢測，避免了干擾和輸出抖動(dòng)，因此接收與發(fā)射在檢測過(guò)程中具有反饋應答的智能化特征。
2．4 自?？刂破麟娐吩?/b>
自?？刂破麟娐吩韰⒁?jiàn)圖6，圖中IO1，IO2為接口接線(xiàn)端子；J11,J12為斷條停車(chē)繼電器J1的觸點(diǎn)輸出；J21，J22為堵條停車(chē)繼電器J2的觸點(diǎn)輸出；AC，AC為12 V交流電源輸入端子，輸入電壓經(jīng)全橋B1整流并經(jīng)C1，C2濾波后輸出直流電壓VCC，為J1，J2供電；VCC電壓還經(jīng)三端穩壓器V1穩壓后為發(fā)射接收單元提供+5 V電壓。IN1，+5 V，VSS為斷條檢測單元系統總線(xiàn)；IN2，+5 V，VSS為堵條檢測單元系統總線(xiàn)。L1，L2分別為兩種停車(chē)方式的動(dòng)作指示LED。三極管T1與電阻R2，R3構成J1的驅動(dòng)電路，二極管D1用于保護T1，驅動(dòng)電路的輸入端連接IN1。三極管T2與電阻R4，R5構成J2的驅動(dòng)電路，二極管D2用于保護T2，驅動(dòng)電路的輸入端連接IN2。
設四路斷條檢測單元的輸出分別為OC1，OC2，OC3，OC4；兩路堵條檢測單元的輸出分別為OC5，OC6，則斷條停車(chē)的條件為：

這種線(xiàn)“或”的邏輯接口設計，可方便地在總線(xiàn)上連接多個(gè)發(fā)射與接收單元，即無(wú)論哪一路輸出低電平，都會(huì )引起自?？刂破鬏敵鐾＼?chē)控制信號，而單元之間不會(huì )產(chǎn)生相互影響。

3 自停裝置的程序設計
PIC12C508A微控器，采用精簡(jiǎn)指令集系統，除跳轉指令外絕大多數指令周期為1μs@4 MHz。為提高抗干擾能力，啟用片內WDT用于程序監控。另外，用軟件對輸入信號進(jìn)行了抗干擾處理，過(guò)濾脈沖寬度10 ms以下的輸入干擾。堵條檢測軟件與斷條檢測軟件基本相同，停車(chē)輸出控制時(shí)間有差異，堵條停車(chē)要待故障清除才釋放停車(chē)輸出。
3．1 軟件流程圖
系統上電后微處理器先進(jìn)行初始化設置，包括狀態(tài)字設置、程序監控設置、輸入、輸出口設置、時(shí)間常數設置，然后進(jìn)行光路接收測試，先以低光強測試，接收異常則加強發(fā)射光強度繼續測試，若仍異常則退出檢測，提示故障信息。接收正常進(jìn)入主程序，進(jìn)入主程序后在循環(huán)檢測輸入過(guò)程中產(chǎn)生38 kHz的脈沖信號。軟件系統包括初始化程序、主程序、測控程序和38 kHz脈沖輸出子程序，初始化檢測和主程序軟件流程圖如圖7所示。

3．2 軟件產(chǎn)生38 kHz脈沖子程序清單
為簡(jiǎn)化電路設計，通過(guò)合理設計軟件系統，由軟件產(chǎn)生38 kHz調制脈沖信號，在測試程序和主程序兩次調用間隙檢測IRM輸出。這個(gè)間隙時(shí)間為脈沖周期的一半，即13 ns。微處理器的指令周期為1 ns，系統能夠執行13條指令，足以實(shí)現檢測IRM輸出并完成程序跳轉(2～4 ns)。為穩定接收，每次調用連續循環(huán)發(fā)射紅外光1 ms，并在程序中嵌入復位看門(mén)狗(Watchdog)命令，監視微處理器運行，防止強干擾造成系統運行異常。程序清單如下：

4 結 語(yǔ)
智能化的光電自停裝置在設計上充分考慮了其應用現場(chǎng)的環(huán)境條件，將應用廣泛、價(jià)格低廉的遙控接收器件和微處理器應用到電路設計，并采取了IRM內部集成放大和檢波功能、動(dòng)態(tài)光強控制、軟件抗干擾等多項措施。充分利用了微控器軟硬件資源，電路簡(jiǎn)潔、原理簡(jiǎn)單，提示信息全面。系統具有低功率消耗特點(diǎn)，每個(gè)發(fā)射與接收單元的工作電流小于30 mA@DC 5 V。在附加了堵條檢測功能的條件下，系統仍具有擴展性，現場(chǎng)應用取得了較好的效果。