基于光電倍增管(PMT)的高速在線(xiàn)檢測控制方法

　　0 引言

　　隨著(zhù)現代社會(huì )工業(yè)化程度的高度發(fā)展，高速智能化生產(chǎn)問(wèn)題亟待解決。為此，本文介紹了一種光電傳感器在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上的應用技術(shù)。該技術(shù)是一種高速在線(xiàn)測控技術(shù)，它以光電倍增管為基本器件，體積小，系統中的傳感器結構簡(jiǎn)單，并具有精度高、反應快，非接觸等優(yōu)點(diǎn)。由于該系統采用全硬件結構，因而避免了軟硬件的接口及復雜的編程過(guò)程。

　　1 系統總體結構

　　當待測物體經(jīng)過(guò)器件時(shí)，其產(chǎn)生的微弱光將進(jìn)入光電倍增管陰極，從而在陽(yáng)極產(chǎn)生一串電脈沖信號，由此即可檢測有無(wú)待測物體通過(guò)，然后由計數器記錄其檢測數目n，再與預設數量m相比較。若n<m，則繼續檢測，一旦n=m，則啟動(dòng)單穩態(tài)觸發(fā)器555動(dòng)作，并阻止物體通過(guò)。之后，在延時(shí)后重新啟動(dòng)傳動(dòng)裝置進(jìn)行檢測。其系統總體設計框圖如圖1所示。

　　2 系統硬件電路設計

　　2.1 光電倍增管傳感電路

　　圖2所示是光電倍增管的傳感電路。由圖可見(jiàn)，當光照射到光陰極時(shí)，光陰極將向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子將按聚焦極電場(chǎng)進(jìn)入倍增系統，同時(shí)在加速后再次打到打拿極上并產(chǎn)生能量更大、數量更多的光電子，這樣，經(jīng)過(guò)多個(gè)打拿極的反復放大，最后在陽(yáng)極產(chǎn)生電脈沖信號。該信號經(jīng)前置放大器放大，再經(jīng)比較器去除噪聲信號，最后由分頻器轉換為一次高電平輸出，從而完成一次計數過(guò)程。

　　圖3給出了光電倍增管的測量電路設計方案。其光電倍增管的陽(yáng)極輸出示意圖如圖4所示，該輸出為很小的電流信號，且混雜有暗電流、宇宙線(xiàn)等干擾信號(介于LLD和ULD之間的為檢測到的有用信號)。因此，圖3電路通過(guò)逐級放大，并用一個(gè)負載電阻來(lái)完成電流／電壓的轉換，同時(shí)設置信號比較電路來(lái)對有用信號進(jìn)行區分(該電路使用遲滯比較器)，從而得到一串合適的脈沖信號。其中遲滯比較器的作用如圖5所示。而使用分頻器(經(jīng)多級計數器串聯(lián)分頻)的目的是將方波轉換為高電平輸出。

　　2.2 計數器及LED顯示電路

　　用兩片4位二進(jìn)制加法計數器74161并采用同步級聯(lián)方式構成的8位二進(jìn)制同步加法計數器的模為16×16=256。圖6是由兩片74161級聯(lián)構成的計數電路。這樣，當分頻器每產(chǎn)生一個(gè)高電平脈沖到計數器的CP端口時(shí)，74161的輸出就加1。其八位輸出端可作兩路輸出，一路接LED顯示器(七段顯示譯碼器7448)。一路接ADC0808輸出模擬電壓信號。