基于紅外發(fā)射—接收的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)-文庫(kù)吧
2025-04-17 12:39 本頁(yè)面
【正文】 電平。阻擋物一走過(guò)后， VT2 又導(dǎo)通，其集電極又變?yōu)榈碗娖?。這樣，每當(dāng)光電三極管被物體遮擋一次， VT2的輸出端就會(huì)形成一個(gè)由低變高、再由高變低的過(guò)程。當(dāng)這個(gè)（由高變低的）過(guò)程發(fā)生后，開(kāi)關(guān)管 VT2 的集電極就 會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓，基于紅外發(fā)射 — 接收的轉(zhuǎn)速 測(cè)量系統(tǒng) 第 5 頁(yè) 共 24 頁(yè) 這個(gè)脈沖的下降沿就可作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖輸入計(jì)數(shù)器的下降沿輸入端 。當(dāng)物體從紅外發(fā)射管與光電管之間一個(gè)個(gè)通過(guò)時(shí)，就會(huì)有一個(gè)個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入計(jì)數(shù)器，于是計(jì)數(shù)器就將通過(guò)的物體統(tǒng)計(jì)出來(lái)。 計(jì)數(shù)與顯示電路 （ 1） 、 計(jì)數(shù)電路 光電計(jì)數(shù)部分：當(dāng)光敏三極管 VT1 接收到紅外發(fā)光二極管 VD1 射來(lái)的紅外光線時(shí)，其亮電流增大，內(nèi)阻減小，集電極輸出低電平。 計(jì)算公式如下； Ig=SgEU (21) Ic=Ig (22) Uc=VccR2*Ic (23) 故光敏三極管 集電極輸出低電平。此低電平加到電壓比較器 IC2B的反向輸入端 6腳，同時(shí)因 IC2B同向輸入端 5腳經(jīng)過(guò) R3,R4 電阻分壓后，電壓為 ，因此 6腳電壓小于 5腳電壓， IC2B的 7腳輸出高電平。此高電平又加到比較器IC2A的反相輸入端 2 腳，使 2腳電壓高于同向輸入端 3 腳的電壓，比較器 IC2A的 1 腳輸出為低電平，此低電平使光電耦合器內(nèi)藏發(fā)光管亮，對(duì)應(yīng)的光敏管導(dǎo)通，三極管 VT2 也導(dǎo)通， VT2 集電極輸出低電平。 U5=R4/(R3+R4)*Vcc= (24) 當(dāng)有物體通過(guò)紅外發(fā)射二極管 VD1 和 接受管 VT1 之間時(shí)，紅外線被擋住， VT1因無(wú)光照，其暗電流小于 ，集電極輸出高電平。因此比較器 IC2B的 6腳大于 5腳電壓，比較器的 7 腳輸出低電平，同樣比較器 IC2A的 2腳電壓小于 3腳的電壓，使 1腳輸出為高電平，光電耦合器截止，三極管 VT2 也截止， VT2 集電極輸出高電平。當(dāng)物體離開(kāi)，就回產(chǎn)生下降沿，使計(jì)數(shù)部分開(kāi)始計(jì)數(shù)。 基于紅外發(fā)射 — 接收的轉(zhuǎn)速 測(cè)量系統(tǒng) 第 6 頁(yè) 共 24 頁(yè) 圖 23 計(jì)數(shù)器 IC3 為雙 BCD 同步加計(jì)數(shù)器（ CD4518），該電路內(nèi)包含兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的計(jì)數(shù)單元。每個(gè)計(jì)數(shù)單元有兩個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入端：上升沿觸發(fā)端 CP 和下降沿觸發(fā)端 ____EN 。若用 CP 端觸發(fā)，則將 ____EN 端接高電平；若用 ____EN 端觸發(fā)，則將 CP端接低電平。它有四個(gè)輸出端，既 Q1~Q4，輸出為二十一進(jìn)制碼。另外，它還有一個(gè)清零端 R,該端為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器清零，各輸出端為低電平。 在該電路中， CD4518 中的第一計(jì)數(shù)器用于個(gè)位數(shù)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖從 端不斷輸入時(shí)，它的輸出端 IQ1~IQ4 就會(huì)一次輸出從 0000~1001 的二進(jìn)制碼。這個(gè)二進(jìn)制碼通過(guò)譯碼器 IC5的譯 碼，就會(huì)在數(shù)碼顯示器上顯示 0~9的十個(gè)數(shù)字。 CD4518中的第二個(gè)計(jì)數(shù)器用于十位數(shù)計(jì)數(shù)，他的計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自第一計(jì)數(shù)器的 IQ4端的輸出脈沖。當(dāng)?shù)谝挥?jì)數(shù)器至 1001 后，若再輸入一個(gè)脈沖，則計(jì)數(shù)器便會(huì)復(fù)零，輸出端變?yōu)?0000，在 IQ4 由 1 變?yōu)?0 的過(guò)程中會(huì)形成一個(gè)脈沖的下降沿。這個(gè)下基于紅外發(fā)射 — 接收的轉(zhuǎn)速 測(cè)量系統(tǒng) 第 7 頁(yè) 共 24 頁(yè) 降沿作為計(jì)數(shù)脈沖輸入第二計(jì)數(shù)器的 ____EN 端，使十位數(shù)計(jì) 1，這個(gè) 1 被認(rèn)為是個(gè)位數(shù)的進(jìn)位。 （ 2） 、 顯示電路 計(jì)數(shù)顯示部分：采用 CD4518 組成 8421 碼同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，對(duì) VT2集電極輸出的脈沖信 號(hào)下降沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。為滿足下降沿計(jì)數(shù)的要求，需要將 CD4518 的cp 端接地，計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)接 EN 輸入端。因 CD4518 內(nèi)含兩個(gè)相同的計(jì)數(shù)器，可將第一級(jí)的 Q4 輸出接第二級(jí)的 EN端，構(gòu)成兩級(jí)串行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn) 099 的計(jì)數(shù)顯示。 CD4518 的第 7 腳， 15 腳為清零端 Cr,通過(guò)電阻 R12 接地為零電平，與電容C4 一起實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)清零作用。譯碼電路采用兩塊 CD4543 分別組成 BCD7 段譯器，驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼顯示器。電阻 R13R26 為限流電阻。 它可將計(jì)數(shù)器輸出的四位二進(jìn)制碼通過(guò)譯碼變?yōu)閿?shù)字顯示器的數(shù)碼筆段，這些筆段分別與數(shù)字 0~9 的筆段相對(duì)應(yīng)。 數(shù)碼譯碼器（ CD4543）是一只具有鎖存功能的七段字形譯碼器，它內(nèi)部設(shè)有鎖存單元，可以防止在計(jì)數(shù)過(guò)程中顯示的數(shù)字發(fā)生翻動(dòng)現(xiàn)象。該電路為十六腳扁平塑封結(jié)構(gòu)。它有四個(gè)輸入端（即 A、 B、 C、 D，用來(lái)輸入由計(jì)數(shù)器輸出的二進(jìn)制碼）、七個(gè)筆段輸出端（即 a~g，接數(shù)碼顯示管的筆段輸入端）、一個(gè)鎖存控制端 LE（當(dāng) LE=1 時(shí)，數(shù)據(jù)被送至輸出端； LE=0 時(shí)數(shù)據(jù)被鎖存）、一個(gè)消隱控制端BI（當(dāng) BI=1 時(shí)，顯示器消隱； BI=0 時(shí)，正常顯示）和一個(gè)共陰共陽(yáng)極控制端 DFI（當(dāng) DFI=1 時(shí)可接共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管； DFI=0 時(shí)接共陰極數(shù)碼管）。 在該電路中， LE=1 接電源。 DFI、 BI接地，采用共陰極數(shù)碼顯示管。 （二）、 元器件選擇 電阻全部采用（ 1/8） W金屬膜電阻。 電壓比較器為低功耗，低失調(diào)的 LM393， LM393 電壓比較器芯片內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，是很常見(jiàn)的集成電路。它類(lèi)似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，任意一個(gè)端加上一個(gè)固定電壓做參考電壓，如 IC2B 的 5 腳和 IC2A的 3腳，另一端加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓。當(dāng)“ +”基于紅外發(fā)射 — 接收的轉(zhuǎn)速 測(cè)量系統(tǒng) 第 8 頁(yè) 共 24 頁(yè) 端電壓高于“ ”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開(kāi)路 ，即輸出高電平。當(dāng)“ ”端電壓高于“ +”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出管接低電平，即輸出低電平。 光電耦合器采用 4N35。反光型光電耦合器有兩種。一種是 LED 和光電二極管封裝在一個(gè)殼內(nèi)，兩者發(fā)射光軸同接收光軸夾一個(gè)銳角， LED發(fā)出的光被測(cè)物體反射，并被光電二極管接收，構(gòu)成反光型光電耦合器。另一種是 LED 和光電二極管平行封裝在一個(gè)殼體內(nèi)， LED 發(fā)出的光可以在較遠(yuǎn)的位置上放置的器件放射到光電二極管的光敏面上。顯然這種反光型光電耦合器要比成銳角的耦合器作用距離遠(yuǎn)。本次實(shí)驗(yàn)采用后一種耦合器。光電耦合器特點(diǎn)： (1)、 具有電隔離的功能。 (2)、 信號(hào)傳輸是單向性的。 (3)、 具有抗干擾和噪聲說(shuō)完能力。 (4)、 響應(yīng)速度快。 (5)、 適用方便，具有一般固體器件的可靠性，體積小，重量輕，抗震，密封防水，性能穩(wěn)定，耗電省，成本低，工作溫度范圍在 55— 100 攝
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