鍛壓設備紅外安全保護電路的設計與制作

本制作利用紅外對射檢測模塊、語(yǔ)音錄放模塊及雙穩態(tài)觸發(fā)器，設計制作了紅外安全保護裝置。它是利用人眼觀(guān)察不到的紅外線(xiàn)光束，組成無(wú)線(xiàn)區域檢測系統。當操作者的身體或身體的某一部位誤入正在工作的危險區域，遮住紅外光束時(shí)，紅外安全保護裝置立即動(dòng)作，發(fā)出報警信號，同時(shí)使鍛壓設備立即制動(dòng)停車(chē)，從而達到了對機械操作人員的保護作用。整個(gè)系統采用模塊化結構，具有安裝容易，性能穩定，結構緊湊。對光容易等特點(diǎn)。適合在沖壓機械，注塑機、剪板機等機床設備上安裝使用。

　　隨著(zhù)工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，鍛壓設備由于具有通用性強、工作效率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于機械、電器、車(chē)輛、家電、造紙等加工行業(yè)中。由于鍛壓生產(chǎn)的快節拍和上下料頻繁，容易使操作者在精神和體力上的疲勞。在我國，每年由于鍛壓機械作業(yè)造成的人身傷亡事故多達數十萬(wàn)起，直接經(jīng)濟損失上億元，給國家、社會(huì )、企業(yè)、受傷者個(gè)人及家庭帶來(lái)沉重的負擔和災難。因此，在鍛壓機床上設計安裝紅外安全保護裝置，是一項十分迫切而重要的事情。為了確保機械操作人員的人身安全，防止工傷事故的發(fā)生，本文利用紅外線(xiàn)對射檢測模塊、語(yǔ)音錄放模塊及雙穩態(tài)觸發(fā)器，設計了紅外安全保護裝置，一旦操作者的手或身體的其它部位進(jìn)入危險區域，遮斷了不可見(jiàn)紅外線(xiàn)光束，紅外保護系統立即動(dòng)作，發(fā)出報警信號，同時(shí)使機床立即制動(dòng)停車(chē)。

　　1電路工作原理

　　紅外安全保護裝置電路圖如下圖所示，電路主要由紅外發(fā)射模塊和接收模塊、雙穩態(tài)觸發(fā)器及語(yǔ)音錄放模塊幾部分組成。IC1-1～IC3-1(TX05C-1T)為紅外線(xiàn)發(fā)射模塊，IC1-2～IC3-2(TX05C-1R)為配套的紅外線(xiàn)接收模塊。當操作者未進(jìn)入危險區域時(shí)，接收模塊接收到紅外發(fā)射模塊發(fā)射的紅外線(xiàn)信號并正確譯碼后。其0UT輸出端輸出低電平信號(小于0.1V)，8輸入端或非門(mén)/或門(mén)IC4(CC4078)的A、B、C輸入端為低電平，IC4的輸出端為低電平，雙穩態(tài)電路IC5(CD4013)無(wú)輸出，晶體管VTl(9013)截止，繼電器KS(JZC-23F)處于釋放狀態(tài)，其常閉觸點(diǎn)閉合，鍛壓設備正常工作。如果有人的身體誤入危險區域，勢必會(huì )遮斷紅外線(xiàn)光束，只要IC1-2～IC3-2(TX05C-1R)中有一只沒(méi)有收到紅外指令，相應的紅外線(xiàn)接收模塊OUT輸出端輸出高電平信號(大于3.5V)，經(jīng)過(guò)IC4電路后，IC4(CC4078)的端輸出為高電平，由IC5(CD4013)組成的雙穩態(tài)電路被觸發(fā)翻轉，其Q1端輸出高電平，晶體管VT1導通，繼電器KS(JZC-23F)吸合。常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使機床設備立即制動(dòng)停車(chē)，從而起到安全保護作用。同時(shí)晶體管VT2(9013)也導通。其集電極由高電平翻轉為低電平。觸發(fā)語(yǔ)音錄放模塊IC6(BA9902)工作，播放事先錄制好的警示語(yǔ)句提醒機械操作人員注意。BA9902是一只最新語(yǔ)音錄放模塊，它配上兩只按鍵和一只揚聲器就可構成一臺高音質(zhì)的語(yǔ)音錄放系統。錄音時(shí)，用揚聲器作話(huà)筒，按下S1(REC)錄音鍵，電路進(jìn)入錄音狀態(tài)，錄音指示燈(LED)亮，直至存儲器錄滿(mǎn)或松開(kāi)REC鍵。放音方法有兩種：一種是輕觸S2(PLAY)鍵語(yǔ)音錄放模塊進(jìn)入放音狀態(tài)，直至放音結束。另一種放音方法是用脈沖觸發(fā)，低電平有效。在自動(dòng)控制系統中，用脈沖觸發(fā)放音，可省去放音按鍵S2。

　　2紅外線(xiàn)發(fā)射、接收模塊結構

　　本制作關(guān)鍵器件是紅外發(fā)射、接收模塊TX05C-1，它是天津特新電子廠(chǎng)最新開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的一種紅外發(fā)射與接收模塊，用該模塊可組成對射式電子開(kāi)關(guān)?；驹硎抢萌搜塾^(guān)察不到的紅外線(xiàn)光束，組成無(wú)線(xiàn)區域檢測系統，當人或物體遮住紅外光束時(shí)，接收模塊會(huì )自動(dòng)輸出高電平信號，進(jìn)而帶動(dòng)繼電器或其它機構動(dòng)作。達到預期效果。由于TX05C-1模塊內部含有專(zhuān)用密碼調制電路，故其不受外界光線(xiàn)或其它電路的干擾，具有很高的可靠性和抗干擾能力，可廣泛用于電子計數、自動(dòng)控制、安全防范等產(chǎn)品中。TX05C-1分發(fā)射(TX05C-1T)、接收(TX05C-1R)兩個(gè)模塊，采用數字編碼技術(shù)，當遇到強光干擾或用光源進(jìn)行解密時(shí)，接收模塊的檢測電路將發(fā)出報警，而電路不會(huì )動(dòng)作，這一設計使得電路具有較強的抗干擾能力。發(fā)射模塊TX05C-1T的工作電壓為5～12V，工作電流為16～70mA，有效作用距離為3～7m。接收模塊的內部電路設有微功耗穩壓電路，其功耗極小，工作電壓為7-12V，在接收到發(fā)射模塊發(fā)出的信號并正確譯碼時(shí)，其工作電流為1mA，在譯碼錯誤時(shí)，工作指示燈閃爍發(fā)光。接收電路引出一條線(xiàn)纜，以便引入電源和輸出信號，其中紅色芯線(xiàn)接電源正極，白色芯線(xiàn)為信號輸出0UT端，屏蔽層(銅網(wǎng))接電源負極。發(fā)射和接收模塊的外形尺寸為32mm×46mm×17mm，外部裝有工作指示燈，內部原理圖如下圖所示。

　　紅外安全保護裝置是利用紅外對射檢測模塊、語(yǔ)音錄放模塊及雙穩態(tài)觸發(fā)器，制作的紅外安全保護裝置。它利用人眼觀(guān)察不到的紅外線(xiàn)光束，組成無(wú)線(xiàn)區域檢測系統，當操作者的身體或身體的某一部位誤入正在工作的危險區域、遮住紅外光束時(shí)，紅外安全保護裝置會(huì )立即動(dòng)作，發(fā)出報警信號，同時(shí)使鍛壓設備立即制動(dòng)停車(chē)，從而達到了對工作人員的保護作用。整個(gè)系統采用模塊化結構，具有安裝容易，性能穩定。結構緊湊，等特點(diǎn)。適合在沖壓機械，注塑機、剪板機等機床設備上安裝使用。裝置由于采用了數字編碼技術(shù)及紅外調制技術(shù)，它不僅能抗可見(jiàn)光干擾，而且不影響人的視線(xiàn)，利于操作，因此，具有良好的應用前景。