简易光电对边控制器

简易光电对边控制器

光电对边控制器主要用于卷布机、定型机等对布边的自动跟踪及纠偏，目前市场产品很多。各生产厂家出于技术保密等原因，大多数产品都将线路板上的集成块型号擦掉，给维修带来不少困难。笔者设计了几款简易光电对边控制器，样机已试用一年多，效果不错，供同行参考。

一、传感器

简易光电对边控制器的传感器分为对射式和反射式两种。对射式传感器结构简单、工作可靠，不受纺织布物(为便于叙述，以下简称“织物”)的颜色影响。反射式结构复杂，将发射管和接收管装在同一端，如果发射管发出的光有遮挡物遮挡，例如有织物遮挡，则将反射光反射到接收管，因此织物颜色的深浅直接影响反射光的强度，过深颜色的布，如黑色布，几乎不能反射光到接收管，这就是色盲现象。

笔者制作的对射式光电传感器见图1。上面两个孔装发射管，下面两个孔装接收管，孔径大小根据发射管和接收管的直径而定，孔间距一般为0．5cm，间距过小易抖动、间距过大则卷布成形不齐。

二、简易红外光电对边控制电路

图2为简易红外光电对边控制电路。图2中虚线的左侧为红外发射与接收电路部分，右侧为信号处理与控制电路部分。

1．电路分析

接通电源。发射管D1、D2得电同时发出红外光，发光强度可通过W1手动调节。接收管D3、D4能否接收到D1、D2发出的红外光由织物的位置来确定(参见图1)。织物在传感器二只接收管右测时，D3、D4同时被照射。

织物在传感器的二只接收管之间时，D3被遮挡，D4被照射。织物在传感器二只接收管左侧时，D3、D4全被遮挡。下面就这三种情况逐一进行分析。

(1)织物在传感器的二只接收管右侧

此时，两只接收管同时接收到红外光，D3、D4均呈低阻态，其负端A、B两点的电位将同时下降，导致：1)BG1截止→BG3导通→VC3约等于0V→IC1置位→IC1③脚输出高电平→IC3(光耦)得电→T1触发导通。2)BG2截止→VC2等于Vcc→IC2置零→IC2③脚输出低电平→IC4(光耦)不得电→T2不触发。

T1导通后，交流220V向换向电磁阀DL绕组供电，DL动作吸合，通过液压或者气压作用，调整织物的位置，使之向左侧移动。那么，织物会移到什么位置呢?

(2)织物在二只接收管之间

当织物移到二只接收管之间，即D3被遮挡、D4未遮挡时，A点由低电位变为高电位，BG1导通，VC1约等于0V，BG3截止，VC3等于VCC，IC1置零，Ic1③脚由高电平变为低电平，IC3输入端失电，T1过零时点关闭。换向电磁阀DL线圈失电，织物边就停留在两只接收管之间。

然而，织物是在不断地卷绕或行走的，无论是由于机械的原因还是织物本身宽窄的原因，都不可能一直停留在二只接收管之间。

(3)二只接收管同时被布遮挡

当布边又遮住接收管D4时，B点电位由原来的低电位变成高电位，BG2导通，VC2

约等于0V，IC2置位，IC2③脚由低电平变成高电平，IC4光耦得电，T2触发导通，换向电磁阀DR线圈得电，由于液压或气压的作用，使布向右侧调整，直至调到布边在二只接收管之间时，双向电磁阀DR线圈才失电。

以上控制过程是在整个运行中不断地进行。传感器的二只接收管始终在检测布边的位置。布边一旦走偏，控制器立即输出纠偏信号给双向电磁阀，作左、右调整。最终保证布卷的成形像刀切一样整齐。

2．电路器件

IC1、IC2是555时基电路，接成RS触发器。IC3、IC4是用于驱动可控硅输出的光耦，主要起电气隔离作用。发光管D5、D6作输出信号指示用。T1、T2为双向可控硅。D1、

D2用电视机遥控器上所用的发射管。D3、D4为普通光敏管，两管在亮阻和暗阻时的参数应当一致。C1～C6主要起抗干扰作用。W1应根据布的厚薄进行调整：当布比较薄时，W1的阻值要调大点。也就是说红外发光二极管发出的光要弱一点，应保证当布在传感器中位置发生变化时，A、B二点电位要有明显变化，从而确保BG1、BG2处在导通与截止的开关状态。

图2所示电路有一个缺陷：即当布在传感器的左侧时，双向电磁阀DL线圈得电工作，应当将布调到右侧，但是，如果这时接收管D4被灰尘遮盖，则DR线圈会得电，将要把布调到左侧，这是不允许的。应如何解决这个问题呢?

3．改进方案

笔者想出了二种方案供同行参考。

(1)改进方案之一

见图3。该方案在图2的基础上增加一只三极管BG4，使得当B点电位发生变化时(即由低电位变为高电位时)BG4也导通，通过BG4的c极电位VC4将BG3b极电位钳在0V 上，从而保证只有一只电磁阀线圈工作(即当DR线圈得电时，DL线圈不会得电)。

(2)改进的方案之二

见图4。与图2相比，其信号处理部分截然不同(输出部分相同)。下面分析一下信号处理部分：

IC1为双时基电路，接成双稳态触发器形式，并将高电平触发端②脚与12脚固定，构

成两路单端触发器。我们已经知道，布在传感器中的位置决定A、B两点的电位。A、B两点电位的变化有四种，即A=B=O；A=0、B=1；A=1、B=0；A=B=1。其中，“0”代表低电平，“1”代表高电平。因为双时基集成块接成两路单端触发器，因此，C、D两点的电位取决于A、B两点，只不过是相位相反，也有四种可能。把C、D两点的信号分别送至IC2和IC3的输入端。IC2是二输入器与非门，接成与门电路。IC3是或非门。只有当C、D两点电位全为“1”时，Ic1的⑩、11脚才为“1”；只有当c、D两点全为“0”时，IC3的③、④脚才为“1”。那么，究竟布在传感器中的什么位置能使C、D两点全为“1”或全为“0”呢?

当布在传感器的两个接收管右侧，即两只接收管D3、D4全被照射时，A、B两点全为低电平，并加全IC1的触发端⑥

脚和⑧脚，Ic1被触发置位，C、D两点均呈高电平，该电平分别送到由IC2构成的与门和IC3或非输入端，IC211脚输出高电平，使BG1导通，通过光耦IC4使T1导通，换向电磁阀DL线圈得电。IC2⑩脚输出的高电平，直接驱动发光二极管D6。

当布在传感器的两个接收管之内，即两只接收管D3、D4全被遮挡时，A、B两点全为高电平。此时，因为IC1的触发端②脚和12脚被固定为高电平，因此IC1破置零，C、D 两点均呈低电平，IC3③脚、④脚输出高电平。③脚的高电平加至BG2b极，使BG2导通，最后使T2导通，换向电磁阀DR线圈得电。④脚的高电平则直接驱动发光二极管D5。

当布在传感器的两个接收管之间，即D3被遮挡、D4被照射时，A点为高电平，B点为低电平。A点的高电平使Ic1⑤脚(C点)置为“0”；B点的低电平使IC1⑨脚(D点)置为“1”。

无论是C=0、D=1，还是D=0、C=1，与门和或非门都无输出(注：这里称输出端为“1”为有输出，输出端为“0”为无输出)。因此，当布在两个接收管之间时，双向电磁阀的左、右两只线圈都得电。

以上电路的电源部分可通过小型220V/8V变压器降压，并经过四只二极管整流滤波后，通过三端稳压块LM7806获得。

在制作中请不要忽视干扰电容。笔者最初就是因为没有考虑抗干扰问题，装好后实验正常，拿到车间后常出现误动作。