[摘要]光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器，具有反應(yīng)快、精度高、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。

[關(guān)鍵詞]光電式傳感器創(chuàng)新應(yīng)用

一、光電傳感器基本知識(shí)

光電傳感器最根本的原理是光電效應(yīng)，光電效應(yīng)又分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)外光電效應(yīng)：在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱(chēng)為外光電效應(yīng)。在光線作用下，物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)稱(chēng)為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為以下兩類(lèi)：(1)光電導(dǎo)效應(yīng)。在光線作用下，對(duì)于半導(dǎo)體材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，就激發(fā)出電子-空穴對(duì)，使載流子濃度增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性增加，阻值減低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻就是基于這種效應(yīng)的光電器件。(2)光生伏特效應(yīng)。在光線的作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為光生伏特效應(yīng)?；谠撔?yīng)的光電器件有光電池。

常用的光電傳感器有光敏電阻、光電池、光敏二極管、光敏三極管等。利用這些傳感器各自的特點(diǎn)加上巧妙的設(shè)計(jì)，光電傳感器幾乎被應(yīng)用于生活的各個(gè)方面。光電傳感器特點(diǎn)有：(1)檢測(cè)距離長(zhǎng)。如果在對(duì)射型中保留10m以上的檢測(cè)距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測(cè)手段(磁性、超聲波等)無(wú)法離檢測(cè)。(2)對(duì)檢測(cè)物體的限制很少。由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理，所以不象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定在金屬，它可對(duì)玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。(3)響應(yīng)時(shí)間短。光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。(4)分辨率高。能通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。(5)可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)?？梢詿o(wú)須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。(6)可實(shí)現(xiàn)顏色判別。通過(guò)檢測(cè)物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對(duì)檢測(cè)物體的顏色進(jìn)行檢測(cè)。(7)便于調(diào)整。在投射可視光的類(lèi)型中，投光光束是眼睛可見(jiàn)的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。

二、創(chuàng)新應(yīng)用舉例

[摘要]光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器,具有反應(yīng)快、精度高、非接觸等優(yōu)點(diǎn),而且可測(cè)參數(shù)多,傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,形式靈活多樣,因此,光電式傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。

[關(guān)鍵詞]光電式；傳感器；創(chuàng)新應(yīng)用

一、光電傳感器基本知識(shí)

光電傳感器最根本的原理是光電效應(yīng),光電效應(yīng)又分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)外光電效應(yīng):在光線作用下,物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱(chēng)為外光電效應(yīng)。在光線作用下,物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)稱(chēng)為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為以下兩類(lèi):(1)光電導(dǎo)效應(yīng)。在光線作用下,對(duì)于半導(dǎo)體材料吸收了入射光子能量,若光子能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度,就激發(fā)出電子-空穴對(duì),使載流子濃度增加,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性增加,阻值減低,這種現(xiàn)象稱(chēng)為光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻就是基于這種效應(yīng)的光電器件。(2)光生伏特效應(yīng)。在光線的作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為光生伏特效應(yīng)?；谠撔?yīng)的光電器件有光電池。

常用的光電傳感器有光敏電阻、光電池、光敏二極管、光敏三極管等。利用這些傳感器各自的特點(diǎn)加上巧妙的設(shè)計(jì),光電傳感器幾乎被應(yīng)用于生活的各個(gè)方面。光電傳感器特點(diǎn)有:(1)檢測(cè)距離長(zhǎng)。如果在對(duì)射型中保留10m以上的檢測(cè)距離等,便能實(shí)現(xiàn)其他檢測(cè)手段(磁性、超聲波等)無(wú)法離檢測(cè)。(2)對(duì)檢測(cè)物體的限制很少。由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理,所以不象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定在金屬,它可對(duì)玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。(3)響應(yīng)時(shí)間短。光本身為高速,并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成,所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間,響應(yīng)時(shí)間非常短。(4)分辨率高。能通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn),或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng),來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。(5)可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)?？梢詿o(wú)須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè),因此不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體和傳感器造成損傷。因此,傳感器能長(zhǎng)期使用。(6)可實(shí)現(xiàn)顏色判別。通過(guò)檢測(cè)物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì),可對(duì)檢測(cè)物體的顏色進(jìn)行檢測(cè)。(7)便于調(diào)整。在投射可視光的類(lèi)型中,投光光束是眼睛可見(jiàn)的,便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。

二、創(chuàng)新應(yīng)用舉例

摘要：本文針對(duì)在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的煙包包裝材料缺陷的質(zhì)量問(wèn)題，分析其產(chǎn)生的原因和位置并提出了解決方案。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)由高精度顏色傳感器和可編程序控制器（PLC）等組成的的質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：第一，檢測(cè)煙包是否為缺陷煙包；第二，如果煙包為缺陷煙包，則將信息通過(guò)傳感器傳送給PLC，經(jīng)過(guò)PLC的程序運(yùn)算后驅(qū)動(dòng)剔除裝置將缺陷煙包剔除。通過(guò)后續(xù)調(diào)整使該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，能準(zhǔn)確識(shí)別缺陷煙包并將其剔除，避免進(jìn)入下一道工序，提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：PLC；高精度顏色檢測(cè)；光電傳感器

1緒論

1.1研究背景。（1）包裝的重要性。卷煙包裝材料是將煙支包裝成盒裝、條裝、箱裝卷煙的材料，由于是產(chǎn)品的外包裝，其圖案、顏色等因素會(huì)給消費(fèi)者留下非常重要的第一印象，所以，必須對(duì)包裝材料的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，以保證卷煙外觀質(zhì)量的穩(wěn)定性。（2）GD系列包裝機(jī)存在的問(wèn)題。我廠目前在用的包裝機(jī)均為意大利GD公司設(shè)計(jì)、上海煙機(jī)廠制造的GD系列包裝機(jī)組，具有設(shè)計(jì)合理、控制穩(wěn)定、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。但是，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，也會(huì)偶然出現(xiàn)一些商標(biāo)紙、內(nèi)框紙等包裝質(zhì)量問(wèn)題。由于這些包裝材料是產(chǎn)品的外包裝，會(huì)給消費(fèi)者留下非常重要的第一印象，如果出現(xiàn)缺陷，將會(huì)嚴(yán)重影響企業(yè)、品牌形象。1.2設(shè)計(jì)方案。針對(duì)包裝質(zhì)量缺陷，設(shè)備原機(jī)自帶以及技術(shù)改造加裝了很多相應(yīng)的檢測(cè)器，其中有一類(lèi)是利用光電傳感器對(duì)包裝材料的顏色進(jìn)行檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)分合格與缺陷的目的。受機(jī)型生產(chǎn)年代、檢測(cè)器發(fā)展、材料顏色等因素制約，特別是對(duì)于顏色接近、反光強(qiáng)烈的材料，目前，設(shè)備在用的光電式顏色傳感器精度已不能滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求，造成缺陷煙包流入市場(chǎng)。因此，采用更高精度的顏色檢測(cè)技術(shù)解決原有光電傳感器精度低、誤差大的局限，能夠準(zhǔn)確區(qū)分包裝材料顏色差異，并通過(guò)控制系統(tǒng)將缺陷煙包準(zhǔn)確剔除已成為當(dāng)務(wù)之急。

2系統(tǒng)整體方案

2.1設(shè)計(jì)思路。我廠目前在用的GD系列包裝機(jī)的顏色傳感器主要利用生產(chǎn)過(guò)程中商標(biāo)紙、內(nèi)框紙等缺失或破損后會(huì)露出內(nèi)框紙或鋁箔紙甚至煙支的特點(diǎn)，采用光電顏色傳感器作為檢測(cè)元件對(duì)商標(biāo)紙、內(nèi)框紙及鋁箔紙的顏色差異進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到識(shí)別缺陷的目的。但是，由于傳統(tǒng)的顏色傳感器受單色光波的限制，光譜波長(zhǎng)單一，僅能檢測(cè)出光強(qiáng)度的差異；而同色系的顏色只有很小的明暗差，光強(qiáng)度幾乎沒(méi)有差別，例如好貓（猴王磨砂）的商標(biāo)紙、內(nèi)框紙、鋁箔紙，多個(gè)牌號(hào)的內(nèi)框紙和鋁箔紙均為金色（如圖1），而且表面光滑、反光強(qiáng)烈，在用的顏色傳感器根本無(wú)法精確區(qū)分它們之間顏色的差別。因此，本項(xiàng)目選擇的傳感器必須是高精度的顏色傳感器，能夠精確識(shí)別各種顏色之間的差異。本項(xiàng)目運(yùn)用高精度顏色檢測(cè)技術(shù)來(lái)解決GD系列包裝機(jī)存在的商標(biāo)紙、內(nèi)框紙破損、丟失等質(zhì)量缺陷，并由可編程控制器（PLC）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后將缺陷煙包準(zhǔn)確剔除。分為檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建、傳感器等部件選型、程序設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試等四步開(kāi)展研究設(shè)計(jì)。核心內(nèi)容是采用精確識(shí)別各種顏色差異的高精度顏色傳感器，達(dá)到準(zhǔn)確識(shí)別缺陷的目的。光電顏色傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包裝、裝配等自動(dòng)化設(shè)備中。煙草行業(yè)也大量使用光電顏色傳感器進(jìn)行生產(chǎn)在線監(jiān)控。比如我們常見(jiàn)的KEYENCE系列、SICK系列、OMRON系列光電傳感器等。這類(lèi)傳感器由于光譜波長(zhǎng)單一，僅能依靠光強(qiáng)度差別進(jìn)行分析對(duì)比，檢測(cè)一種或兩種顏色，并且對(duì)于特別接近的顏色區(qū)分效果不佳。2.2任務(wù)目標(biāo)。此次的課程設(shè)計(jì)題目是設(shè)計(jì)一個(gè)ZB47商標(biāo)紙質(zhì)量檢測(cè)器，為了解決一種煙包正面商標(biāo)紙缺陷所導(dǎo)致的缺陷煙包流入市場(chǎng)的問(wèn)題。該系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)下述功能：在設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)器能夠準(zhǔn)確識(shí)別有缺陷的煙包與正常煙包的差異。檢測(cè)到缺陷的煙包時(shí)，在剔除缺陷產(chǎn)品的位置將其剔除，并記錄下次品數(shù)量。2.3系統(tǒng)方案選擇。本設(shè)計(jì)控制原理為：設(shè)備運(yùn)行后，檢測(cè)器將檢測(cè)到的信號(hào)和正常的煙包數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D模塊轉(zhuǎn)換后將信號(hào)輸入可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器將信號(hào)進(jìn)行處理，對(duì)不正常的煙包輸出剔除使能信號(hào)控制剔除電磁閥將缺陷煙包剔除以達(dá)到檢測(cè)目的，同時(shí)，將剔除數(shù)據(jù)發(fā)送至計(jì)數(shù)器進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1實(shí)訓(xùn)裝置中傳感器的位置與功能

1.1送料機(jī)構(gòu)（1個(gè)）送料機(jī)構(gòu)中，只有出料口有一個(gè)物料檢測(cè)傳感器，它用于檢測(cè)出料口位置處有無(wú)物料。在運(yùn)行中，如果它檢測(cè)到物料，則發(fā)出信號(hào)到PLC，PLC內(nèi)部程序指揮送料機(jī)構(gòu)開(kāi)始送料動(dòng)作；如若它沒(méi)有檢測(cè)到物料并保持若干秒鐘，則應(yīng)讓系統(tǒng)停機(jī)然后報(bào)警。這個(gè)傳感器屬于光電漫反射型傳感器，簡(jiǎn)稱(chēng)光電傳感器，主要為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)，判斷是否驅(qū)動(dòng)送料機(jī)構(gòu)執(zhí)行下一步動(dòng)作。

1.2機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)在這部分機(jī)構(gòu)中，裝有較多的磁性傳感器用作多個(gè)不同的位置檢測(cè)，它需要在前點(diǎn)和后點(diǎn)各裝一個(gè)，以便檢測(cè)氣缸伸出和縮回的位置是否到位。例如，提升氣缸、手臂伸縮氣缸以及分揀機(jī)構(gòu)的三個(gè)手指伸縮氣缸就分別各裝有5對(duì)磁性傳感器。在運(yùn)行中，當(dāng)磁性開(kāi)關(guān)檢測(cè)到氣缸準(zhǔn)確到位后，則發(fā)出信號(hào)到PLC，PLC內(nèi)部程序指揮相應(yīng)部件執(zhí)行下一步動(dòng)作。值得注意的是，在機(jī)械手手爪處單獨(dú)安裝有一個(gè)磁性傳感器，若手爪為夾緊狀態(tài)，則有信號(hào)輸出，指示燈亮；反之，手爪松開(kāi)則無(wú)信號(hào)輸出。

1.3物料傳送和分揀機(jī)構(gòu)在這部分機(jī)構(gòu)中，落料口附近與出料口一樣，需要安裝一個(gè)物料檢測(cè)傳感器，檢測(cè)是否有物料在傳送帶的起始端。在運(yùn)行中，如果它檢測(cè)到物料，則發(fā)出信號(hào)到PLC，PLC內(nèi)部程序啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶；若檢測(cè)為無(wú)料并保持若干秒鐘后，停止傳送帶。當(dāng)物料在傳動(dòng)帶前進(jìn)時(shí)，有三個(gè)傳感器逐一檢測(cè)物料的材料性質(zhì)，先是通過(guò)一個(gè)電感式傳感器，它可以檢測(cè)到金屬材料，發(fā)出信號(hào)至PLC，啟動(dòng)推料一執(zhí)行推料動(dòng)作。為保證檢測(cè)的靈敏度，檢測(cè)距離需調(diào)節(jié)為3～5mm。若物料不是金屬，將繼續(xù)前行至后面的兩個(gè)光纖傳感器處，它們主要用于檢測(cè)塑料，并區(qū)分黑、白兩種不同顏色。對(duì)于不同顏色的塑料，光纖傳感器的靈敏度是不同的，可以通過(guò)調(diào)節(jié)光纖放大器來(lái)區(qū)分塑料的不同顏色。

2傳感器應(yīng)用說(shuō)明與注意事項(xiàng)

2.1常用傳感器光電傳感器由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，具有使用簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、抗干擾強(qiáng)的特點(diǎn)，常采用光電器件作為檢測(cè)元件，如光敏三極管。使用時(shí)應(yīng)注意將光電傳感器的前端面與被檢測(cè)的工件或物體表面保持平行，且距離應(yīng)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。電感式接近傳感器由即振蕩電路、開(kāi)關(guān)電路和放大輸出電路這三部分組成。當(dāng)接通電源時(shí)，震蕩器在傳感器感應(yīng)面產(chǎn)生一個(gè)交變的磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物料接近傳感器感應(yīng)面時(shí)，金屬中產(chǎn)生的渦流會(huì)改變磁場(chǎng)，根據(jù)磁場(chǎng)的變化來(lái)判斷是否有金屬物體接近。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市的機(jī)動(dòng)車(chē)輛不斷增加，從而引發(fā)的交通問(wèn)題越來(lái)越突出。因此如何采用一種科學(xué)的控制方法，建立一套城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的綜合管理系統(tǒng)，成為現(xiàn)代城市交通管理部門(mén)亟待解決的重要問(wèn)題之一。目前國(guó)內(nèi)使用的紅綠燈都是固定的工作時(shí)間，并且自動(dòng)切換。通常的做法是事先經(jīng)過(guò)交通流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)兩個(gè)方向紅綠燈設(shè)置固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔。然而實(shí)際十字路口車(chē)輛的流量是隨機(jī)和變幻莫測(cè)的，有的路口在不同的時(shí)段可能會(huì)有很大的差異，并且經(jīng)常受到人為因素的影響。因此固定時(shí)間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)綠燈方向車(chē)輛較少，紅燈方向車(chē)輛積壓等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是無(wú)法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為科學(xué)的是需要能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自動(dòng)適應(yīng)控制的交通信號(hào)燈。

1、系統(tǒng)的工作原理

本系統(tǒng)以十字路口等待綠燈的車(chē)輛滯留量來(lái)確定該方向是否繁忙。在十字路口的東南西北四個(gè)方向的近端（人行橫道附近）和遠(yuǎn)端（相距近端約100米處）各設(shè)置一個(gè)傳感器，分別統(tǒng)計(jì)通過(guò)該處的車(chē)輛數(shù)。以南北方向?yàn)槔?，每?dāng)車(chē)輛駛近十字路口，必須先通過(guò)遠(yuǎn)端的傳感器N1或S1，這時(shí)傳感器將對(duì)車(chē)輛產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)傳送至PLC內(nèi)通過(guò)計(jì)數(shù)器進(jìn)行加1運(yùn)算，此時(shí)如果信號(hào)燈仍為綠燈，車(chē)輛繼續(xù)前行通過(guò)十字路口則必然經(jīng)過(guò)近端的傳感器N2或S2，同樣傳感器對(duì)車(chē)輛產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)傳送至PLC內(nèi)通過(guò)計(jì)數(shù)器進(jìn)行減1運(yùn)算。最終，PLC對(duì)傳感器N1和S1脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)就可記錄駛近路口的車(chē)輛數(shù)X，PLC對(duì)傳感器N2和S2脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)就可記錄駛出路口的車(chē)輛數(shù)Y。為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，將兩個(gè)相對(duì)方向（南與北、東與西）X、Y的數(shù)值合并為一組，那么南北方向車(chē)輛的滯留量Z1=X-Y。同理可得，PLC通過(guò)對(duì)傳感器脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)就可得到東西方向車(chē)輛的滯留量Z2。通過(guò)計(jì)算車(chē)輛的滯留量Z1與Z2的差值，從而決定對(duì)綠燈進(jìn)行延時(shí)控制。將此差值設(shè)為三個(gè)區(qū)間進(jìn)行判斷如下：如果Z1-Z2>10，則南北方向繁忙，東西正常，南北直行綠燈延長(zhǎng)10秒，南北左轉(zhuǎn)綠燈延長(zhǎng)10秒。如果Z1-Z2<-10，則東西方向繁忙，南北正常，東西直行綠燈延長(zhǎng)10秒，東西左轉(zhuǎn)綠燈延長(zhǎng)10秒。如果-10≤Z1-Z2≤10，則視為正常情況，交通信號(hào)燈控制按固定周期變換。車(chē)輛駛過(guò)產(chǎn)生的脈沖計(jì)數(shù)、車(chē)輛滯留量的雙向比較以及綠燈延時(shí)時(shí)間的控制全部由PLC來(lái)完成。各傳感器時(shí)刻檢測(cè)車(chē)輛，在一個(gè)紅綠燈周期中，每當(dāng)東西或南北綠燈亮之前，PLC都要依據(jù)脈沖的計(jì)數(shù)判定東西、南北的車(chē)流規(guī)模，然后根據(jù)以上智能控制原則，調(diào)整綠燈時(shí)長(zhǎng)。

2、智能化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法

目前交通燈控制的設(shè)計(jì)方案有很多，有采用CPLD數(shù)字集成電路實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈智能控制的設(shè)計(jì)，有采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈設(shè)計(jì)的方案。而本智能系統(tǒng)采用傳感器與PLC相結(jié)合，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)可以根據(jù)十字路口車(chē)流量來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)綠燈時(shí)間的智能控制系統(tǒng)。

2.1硬件設(shè)備的選擇

摘要:傳感器示教板包括傳感器模塊、排針座、排針、撥碼開(kāi)關(guān)、三極管、繼電器、蜂鳴器。通過(guò)兩個(gè)組合撥碼開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)使4路傳感器輸出信號(hào)可分別控制不同的電路，使學(xué)生方便地觀察不同傳感器的不同控制效果。設(shè)計(jì)的傳感器教學(xué)示教板通過(guò)演示的方式探討在有限的時(shí)間使學(xué)生理解和掌握傳感器的基本原理和應(yīng)用。解決中學(xué)物理傳感器教學(xué)難度大、學(xué)時(shí)少、高考又有一定的要求的難題。示教板的制作可作為物理專(zhuān)業(yè)、電信專(zhuān)業(yè)大學(xué)生實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，可培養(yǎng)大學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞:傳感器;撥碼開(kāi)關(guān);演示

傳感器在中學(xué)物理教學(xué)中有一定的章節(jié)要求，在高考中涉及的分?jǐn)?shù)較少，其工作原理相對(duì)中學(xué)生而言難度較大，因此傳感器的教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)而非重點(diǎn)內(nèi)容。如何用少量的學(xué)時(shí)使學(xué)生掌握傳感器的工作原理與應(yīng)用是中學(xué)物理教師較為頭疼的一個(gè)問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)中學(xué)物理傳感器示教板，通過(guò)對(duì)光敏傳感器、熱敏傳感器、電容位移傳感器、霍爾傳感器等傳感器的演示，可以加深學(xué)生對(duì)傳感器工作原理的理解，有利于學(xué)生掌握傳感器的基本應(yīng)用。示教板的制作可作為物理專(zhuān)業(yè)、電信專(zhuān)業(yè)大學(xué)生實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，可培養(yǎng)大學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力［1－2］和創(chuàng)新能力［3－4］。

1幾種傳感器的基本原理

傳感器可以把不易測(cè)量的量轉(zhuǎn)換為容易測(cè)量的量，因?yàn)殡妼W(xué)量具有容易保存、傳輸、處理、顯示等優(yōu)點(diǎn)，所以經(jīng)典的傳感器通常是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量。中學(xué)物理教學(xué)中涉及到的傳感器主要有光敏傳感器、熱敏傳感器、電容位移傳感器、霍爾傳感器等。光敏傳感器［5－6］主要是光敏電阻或光敏三極管。光敏電阻、光敏三極管的原理有光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)，光電導(dǎo)效應(yīng)是在光線作用下，電子吸收光子能量從束縛狀態(tài)過(guò)渡到自由狀態(tài)，從而引起材料電阻率變化;光生伏特效應(yīng)是在光線作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。熱敏電阻［7］是半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的一種熱敏元件，通常由一些金屬氧化物采用不同比例的配方，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。熱敏電阻有三種:負(fù)電阻溫度系數(shù)熱敏電阻、正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻和在某一特定溫度下電阻值會(huì)發(fā)生突變的臨界溫度電阻。熱敏電阻電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但它的阻值與溫度變化呈非線性，且穩(wěn)定性較差。霍爾傳感器［8－9］利用霍爾效應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。霍爾效應(yīng)是指置于磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)通過(guò)導(dǎo)體的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí)，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場(chǎng)方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)霍爾電勢(shì)，半導(dǎo)體薄片稱(chēng)為霍爾元件。

2傳感器輸出電路

摘要：信息融合技術(shù)是一項(xiàng)跨學(xué)科的新技術(shù)，本文將信息融合的思想引入到塔式起重機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)中。介紹了基于信息融合和單片機(jī)技術(shù)的塔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)與自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，工作原理及特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī)信息融合單片機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)

目前在國(guó)產(chǎn)塔機(jī)上僅配置了力矩限制器、位置限制、速度限制器等裝置，其原理是當(dāng)被監(jiān)測(cè)參數(shù)超過(guò)某限制值時(shí)斷電報(bào)警，實(shí)際上是一種安全保護(hù)裝置，其缺點(diǎn)是：

（1）不能實(shí)進(jìn)監(jiān)測(cè)塔機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，因而不能將塔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及進(jìn)顯示給司機(jī)，以便及時(shí)調(diào)整。

（2）運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)基一是單獨(dú)進(jìn)行，不能在計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理下對(duì)諸多參數(shù)實(shí)施同步監(jiān)測(cè)，協(xié)調(diào)處理，綜合判斷。

（3）這些保護(hù)裝置長(zhǎng)期使用后其自身的可靠性大大降低，是旦失靈，司機(jī)又無(wú)法知道。

摘要LED大屏幕顯示系統(tǒng)，以AT89S52單片機(jī)為核心，由鍵盤(pán)顯示、錄放音模塊、光電開(kāi)關(guān)、溫度采集、定時(shí)鬧鈴、LED大屏幕顯示等功能模塊組成?；陬}目基本要求，本系統(tǒng)對(duì)時(shí)間顯示和大屏幕顯示進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)。此外，擴(kuò)展單片機(jī)外圍接口、溫度采集、非接觸式止鬧、滾動(dòng)屏幕顯示、語(yǔ)音報(bào)時(shí)等功能。本系統(tǒng)大部分功能由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，吸收了硬件軟件化的思想，大部分功能通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，使電路簡(jiǎn)單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高。本系統(tǒng)不僅成功的實(shí)現(xiàn)了要求的基本功能,發(fā)揮部分也得到完全的實(shí)現(xiàn),而且有一定的創(chuàng)新功能。

關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)LED大屏幕滾屏顯示

AbstractThislargeLEDdisplayscreensystem,basedonchipmicrocomputerAT89S52,iscomposedbythefollowingfunctionalmodules:keyboarddisplaying,soundphonating.photoelectricityuntouchedswitch，temperaturegathering,timingbell,Accordingtothebasicrequirementsofthesubject,oursystemstressesontherealizationoftimedisplayingandlargescreendisplaying,Furthermore,wealsoextendtheprimaryfunction,addingnewfunctions,suchasthesinglechipperipheralports,temperaturegathering,untouchedring-stop,scrollscreendisplay,soundtiming.andsoon.

Adoptingtheideaofhardware-to-software,mostofthosefunctionsarerealizedbysoftwares,whichmakestheelectrocircuitmoreconciseandthesystemmorestable,

Thedesignachievedandevenexceededalltherequiredbasictechnicalindexes

Keywords:chipmicrocomputerlargescreendisplaysystem

摘要：利用紅外線感應(yīng)技術(shù)將自動(dòng)照明系統(tǒng)嵌入到CRH3型動(dòng)車(chē)組的廁所射燈電路之中，可以實(shí)現(xiàn)人來(lái)亮燈，人走滅燈的效果，節(jié)約衛(wèi)生系統(tǒng)照明15%的耗電。

關(guān)鍵詞：照明系統(tǒng)；感應(yīng)器

熱輻射動(dòng)車(chē)組的衛(wèi)生系統(tǒng)滿足了廣大旅客途中使用衛(wèi)生設(shè)備的需要，提供了一整套模塊化的產(chǎn)品。然而衛(wèi)生系統(tǒng)在滿足人們需求的同時(shí)，也存在著許多的問(wèn)題，衛(wèi)生間一直亮燈，利用傳感器技術(shù)，將CRH3型動(dòng)車(chē)組衛(wèi)生照明系統(tǒng)的設(shè)備與其相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化，在為人們提高更優(yōu)質(zhì)服務(wù)的同時(shí)，減少了不必要的人為浪費(fèi)和故障維修成本。

1現(xiàn)CRH3動(dòng)車(chē)組照明系統(tǒng)

CRH3型動(dòng)車(chē)組衛(wèi)生間的頂部射燈光源是LED燈的形式，射燈的安裝電路自帶直流變壓器，將DC110V轉(zhuǎn)換成DC12V的電源給頂部射燈的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)供電，帶動(dòng)燈珠發(fā)光，使廁所照明。由于CRH3型動(dòng)車(chē)組衛(wèi)生間射燈未設(shè)置開(kāi)關(guān)按鈕，故只要充電機(jī)、蓄電池滿足供電條件，這給射燈會(huì)一直處于打開(kāi)狀態(tài)，對(duì)列車(chē)的耗能與環(huán)保造成了一定的影響。

2優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘要:設(shè)計(jì)一種煙支質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，采用紅外光電傳感器進(jìn)行煙支缺嘴、松頭、翹邊的數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入控制組件實(shí)現(xiàn)煙支質(zhì)量在線控制，并把信號(hào)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)CAN通訊傳送至人機(jī)界面。實(shí)踐表明，該煙支質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定性好，檢測(cè)準(zhǔn)確度高，具有較好的市場(chǎng)應(yīng)用和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：松頭；紅外；MAX脈沖；DSP、滑動(dòng)平均

一、引言

質(zhì)量就是生命[1]，企業(yè)為保證產(chǎn)品質(zhì)量，贏得市場(chǎng)，在產(chǎn)品生產(chǎn)線上，廣泛采用各種技術(shù)手段進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量控制。煙支的松頭、缺嘴、翹邊質(zhì)量缺陷會(huì)引起消費(fèi)者抱怨，嚴(yán)重影響產(chǎn)品在消費(fèi)者心目中的形象。香煙的煙支質(zhì)量檢測(cè)方式有機(jī)械檢測(cè)[2]、電容檢測(cè)[3]、光電檢測(cè)[4-6]、視覺(jué)檢測(cè)[7-8]等方式，機(jī)械檢測(cè)容易因彈簧疲勞應(yīng)力下降導(dǎo)致誤檢，且機(jī)械接觸容易對(duì)煙支造成二次損傷。電容檢測(cè)因煙絲量變化引起的電容值變化較微弱，使得信號(hào)的環(huán)境穩(wěn)定性差且信噪比差，檢測(cè)準(zhǔn)確度低。光電檢測(cè)具有反應(yīng)快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，本系統(tǒng)也將采用光電檢測(cè)方案進(jìn)行煙支質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)穩(wěn)定性好且準(zhǔn)確度高。

二、系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)主要由檢測(cè)裝置、控制組件和上位機(jī)三部分組成，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，檢測(cè)裝置主要有平行光源產(chǎn)生電路、光電檢測(cè)頭、光電傳感器、信號(hào)電纜等組成，控制組件由傳感器信號(hào)處理電路，機(jī)器脈沖信號(hào)處理電路、CAN通訊電路、DSP及其外圍電路組成，上位機(jī)由工控機(jī)和觸摸屏顯示器組成。當(dāng)煙支在檢測(cè)鼓輪上依次通過(guò)檢測(cè)位置時(shí)，檢測(cè)裝置產(chǎn)生的電壓信號(hào)進(jìn)入控制組件的信號(hào)處理電路。DSP采集卷接機(jī)MAX時(shí)鐘脈沖信號(hào)并在正確的時(shí)鐘相位上完成對(duì)傳感器信號(hào)的實(shí)時(shí)采集并計(jì)算信號(hào)的峰谷差值，判斷煙支是否存在質(zhì)量缺陷，向卷接機(jī)組控制系統(tǒng)發(fā)送剔廢信號(hào)，并通過(guò)CAN總線將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。剔廢執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收剔廢信號(hào)并在正確的時(shí)鐘相位上將廢煙剔除。上位機(jī)通過(guò)CAN通信將門(mén)坎參數(shù)、剔廢測(cè)點(diǎn)距離參數(shù)下發(fā)至DSP，并接收DSP上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，生成信號(hào)實(shí)時(shí)曲線并形成廢品報(bào)告。