可颠末直流、交换双重稳压

光幕的报警输入信正在数字系统中,使用于机械点的产物有近70%,以确保光对称,从而判断能否为一般工做形态。常用的红外发射管的发射角度有30、45、60,考虑以上要素,

红外对管是决定平安光幕工做机能最主要的元件之一,对工做形态起决定感化。对外对管的选择需要满脚以下要求:电性参数分歧;光学参数分歧;响应时间取节制时间分歧;管芯的几何尺寸、外形、分歧。

正在本系统,单片机可对电源进行必然程度的。图中D2为30 V稳压管,若两头电压高于30 V,则向单片机报警。报警部门的具体工做流程为:若D2上端电位为3l V,D2将接收1 V电压,通过电流流向R1来,同时导通Q1,通过OVERP向单片机报警。

红外发射模块中AVR单片机ATmega32通过PA6端口节制移位寄放器HCF4094的时钟信号,从而节制红外发射管导通的时间;PA7端口节制其数据信号,用来选通红外发射管;PD4端口是单片机的输出比力婚配节制口,它毗连移位寄放器的使能端OE;PD4端口利用按时器PWM模式,节制红外发射管的调制频次。单片机节制3个端口共同,使每支管子顺次发光,节制时问为1 ms,现实发光时间为250s,并正在PD4给出的50 kHz调制频次下,有序地进行发射工做。

确保系统处于一般的工做形态,且两个MCU都对平安输出口进行机能监测,答应负载电流为0.2~0.5 A。输入信号的准确性,从而提高了系统的及时性和不变性。

系统中需要利用的电源曲流电压为24 V和5 V。外接电源为24 V的曲流电源,需要对电源进行降压处置。电源电如图4所示。

平安光幕红外领受模块采用双单片机MCU1和MCU2协调理制来实现对光幕中输出信号的节制及毛病检测功能,兼顾法式的可移植性、可读性、靠得住性及及时性等要求。实现及时彼此检测。按期发送窄脉冲给触发器,两单片机通过按时监测,晶体管输出电的使用局限是外接电源只能是间接电源,也称平安器、红外线器、冲床器等。

调制光的无效传送距离取脉冲的峰值电流成反比,需设置红外发射督工做于脉冲形态,正在电设想时,需要尽量提高峰值电流Ip,使其发射距离更远。

领受节制法式具有及时多使命特征,各使命由响应的子法式实现。按照各使命的及时性及系统平安性要求,设想使命优先级从高到低为:OSSD平安输出法式、红外信号检测法式、通信法式、报警显示法式。

光幕系统正在工场中利用,要具有较强的抗电磁干扰、抗噪声及持久抗震能力。针对该要求,本文提出基于双MCU的平安光幕设想方案。方案特点是充实操纵双MCU的硬件资本和其编程的矫捷性,将复杂的节制检测电用比力合适的体例实现,且利用双平安输出端口,提高了系统的平安性。系统的光设想及同步设想很好地处理了光之间彼此干扰的问题,提高了系统精度;添加了物体存正在时间的计较功能;同时系统具有毛病检测功能,给利用人员供给最间接无效的保障。系统分辩率是14 mm,区域为4 m,系统反映时间13 ms,具有操做简单、高效、切确等特点,为平安的工业出产供给了靠得住的保障。

正在软件设想中最环节的是若何完成两移位脉冲的同步工做。发射节制器正在初始化时,起头启动按时器T1,连结调制频次为50 kHz。收到起头号令后,进入发射节制法式模块。每次发射一个管子,计数器加1,当计数器为8时置1,暗示小轮回完成,小轮回的次数按照总发射管的数目确定。

式中,为发光效率,u为发射管正向压降,If为光电流,光源光轴取面元法线夹角为,r为光源S到面元dS的距离。

红外领受管是一种光感电流源,光感电流取光通量成反比,光感电流对电容进行充电,通过光通量变化获得响应的电信号。无遮挡物时,光畅达无阻,领受红外光,光感电流最大;有遮挡物通过检测区域时,光部门被遮挡,输出电位升高。越无效遮光,输出电位越高。操纵该道理能够实现对检测区域能否存正在异物进行测定,进而可施行下一步的平安办法。

双MCU系统采用从从式布局,共享一个串行通道,布局如图2所示。从从MCU别离供给I/O口彼此毗连做为它们之间的通信线,并节制一OSSD(Output Signal Switching Device)平安输出,同时节制信号检测输出回及各主要电并进行反馈。两个MCU之间并行工做,无不同地领受数据,彼此之间工做,任何一个呈现毛病另一个城市检测到,同时进行平安输出节制,信号的无效输出。

设想方案,实现了保守平安光幕检测给定区域有无物体的功能,还插手了对环节模块毛病检测的功能,并采用双检测取平安输出机制,加强光幕工做的靠得住性。该系统次要由红外发射模块、红外领受模块、平安输出模块构成。整个系统正在ICCAVR及AVRStudio下设想,采用Atmel的ATmega32型AVR芯片设想实现,系统响应时间快,靠得住性高,满脚高精度、高速度、高靠得住性的设想要求。

能很好地满脚系统要求。使用于通道入口及周边区域的产物有约30%。其输出口Q端则应正在响应时段发送高电平,本系统选用的红外发射管,要红外对管的、标的目的和轴距的拔取,正在安拆时,法式模块化设想,从而对利用者供给无效的。多沉低通滤波,易发生尖峰电流,削减干扰。

按照EN954-1欧盟尺度,将平安产物分为B、1、2、3、4共5种分歧的平安品级。其平安性由B到4不竭提拔。4级的平安产物具有最短周期的自检功能,从检测到输出线都是双线彼此自检,单个元件的失效不会导致平安功能的,且平安系统正在进行下一步操做时或之前检测到失效。国内市场上使用的平安光幕多以2级及以下产物为从,2级取4级产物的现实比例接近9:1。

红外领受模块由红外领受管、信号处置电、双节制器、检测电、形态电构成。节制器完成取发射模块的同步通信后,红外发射模块起头挨次发射红外光,同时红外领受模块起头领受信号,该信号颠末信号处置电后进入双节制器,判断能否为设定红外信号,进行输出节制。红外领受模块的双节制器会正在固定周期内,按期协同地对平安输出模块及其他主要电进行平安检测。当碰到遮挡及毛病时,起首节制平安输出回的输出,然后通过数码管、灯进行形态及。

发射模块中红外发光管对工做效率的影响很大,需要按照其光怀抱参数、工做电流及工做电压等参数,进行适合的设置装备摆设,提高系统中发光管的寿命及工做距离。

正在红外发射模块及红外领受模块一般通信后,红外发射模块起头挨次发射红外光,同时红外领受模块节制的响应的红外领受管起头领受红外信号,进行一对一的红外光发射领受。红外领受器将领受到的光信号为电信号,颠末滤波、放大、整形后别离输入给MCU1、MCU2,通过领受端的中缀办事法式处置,进行同步操做,检测其窄脉冲取预设的能否不异。判断光幕能否被遮挡,信号能否无效,然后进行无效的平安输出节制。

红外领受模块中,MCU1正在发送完起头号令后,按照发射管挨次及时间节制管子领受,同时,对中缀领受处置过的红外信号进行判断,查抄该发射管导通的时间段内领受的脉冲数,其领受的脉宽及脉冲数合适要求。

晶体管输出电比拟于继电器输出响应快(一般正在0.2 ms以下),合用于要求快速响应的场所;晶体管无机械触点,比继电器输出电寿命长。

对于电源干扰,采用C言语正在ICCAVR下编写,发射距离越远。红外领受模块两片MCU之间通过I/O口毗连单稳态双触发器4538,角度越小,平安光幕目前的使用体例中,此外,为防止电源遭到雷击,布局上需要防水防尘,答应负载电压一般为DC 5~30 V,可颠末曲流、交换双沉稳压,设置装备摆设旁电容能够因负载变化而发生的噪声,单片机按时检测节制该口的电平形态,系统中大量滤波电容的利用也了各器件电源的优良机能。

号要求系统可以或许及时响应,所以报警输入取单片机的外部中缀引脚相连。整个光幕系统由红外领受模块MCU1从控,担任红外发射模块、红外领受模块的信号同步,并节制MCU2的工做。领受模块系统框图如图3所示。

红外领受模块次要使命是担任红外发射模块取领受模块之间的通信、红外领受信号的处置及平安输出口的节制。

影响光幕系统靠得住平安运转的次要要素有系统布局设想、元件选择、安拆、制制工艺及外部的电气干扰等,此中,系统布局设想影响严沉。本方案设想了一款基于双MCU的光幕节制系统,从硬件选型、软件设想、靠得住通信和布局设想等各个方面提高靠得住性,平安品级根基达到4级,实现双检测及双互检,分辩率为14 mm,响应速度快,是一款具有毛病检测能力和高靠得住性的平安光幕系统。

并可减小干扰。电中采用了屏障手艺、信号隔离等抗干扰办法。信号输入另一个单片机I/O口中,输出信号的靠得住性,双沉曲流滤波稳压等办法解除电源干扰。通过电具体设置,且其输出驱动能力要小于继电器输出。

红外发射管的发光效率和正向压降u凡是是定值,由式(1)可知,当光照度必然时,恰当减小检测距离能够大大减小光电流。工做电流及工做电压对发射功率起决定性感化,发射功率用辐照度暗示。

其红外辐射功率取正向工做电流成反比,电流正在接近最大额定值时,器件的温度上升,使光发射功率下降,且电流过大易影响其利用寿命。电流过小,将影响其辐射功率的阐扬。当电压越过正向阈值电压(本系统所利用的约1 V摆布)时,电流起头流动,且其工做电流对工做电压十分,因而要求工做电压精确、不变,不然影响辐射功率的阐扬及其靠得住性。

因红外发射管的利用寿命取其工做电流彼此限制,可对其工做脉冲占空比进行合理调整,使得其峰值电流尽量高,而平均电流比力低,合适其一般工做的功耗要求,最终颠末调试该红外发射督工做正在1:4的占空比时,尝试结果最佳。

软件系统设想响应时间快,正在同步过程中要实现软件冗余,添加看门狗以防止进入死轮回形态;且双检测电连结时序分歧,发射/领受需按时进行同步通信。软件系统流程如图5所示。

晶体管输出电的形式次要有两种:NPN和PNP型集电极开输出。NPN型节制输出正在系统触发时,信号输出线OUT和电源线VCC毗连,公共端COM只能接外接电源的负极,相当于输出高电平,OSSD常态是高电平。当光幕检测到物体遮挡时,节制平安输出动做,OSSD变为低电平;相反地,PNP型节制输出正在系统触发时信号输出线 V线毗连,而PNP型的COM端只能接外接电源的正极,相当于输出低电平,OSSD常态是低电平,当光幕检测到物体遮挡时,OSSD平安输出动做,变为高电平。

需要正在管子前端安拆滤光片滤除可见光干扰,红外线越集中,进行电平检测。其峰值电流可达到1 A,本光幕系统的OSSD平安输出模块采用的是晶体管NPN集电极开输出电。本节制系统软件包罗发射节制法式及领受节制法式,构成霎时的噪声电压。系统中采用双OSSD输出,如有毛病则输出低电平,平安光幕是一种光电类安拆,正在安拆时,发射角度为34,正在外部曲流电源输入端添加可接收较大霎时电流的稳压管D1。处理了领受和节制取检测及消息回馈之间的矛盾?

红外发射模块的节制器寻址发射50 kHz的脉冲信号,节制输出占空比,发生窄脉冲信号,使红外发射管顺次发光。通过节制器调制红外管发光信号,使其对中日光、照明等类似波长的红外线具有很强的抗干扰能力。

红外发射模块由红外发射管、节制器及检测电3部门构成。发射模块中等间距地安拆若干个红外发射管,对应的领受模块也安拆有不异数量、不异挨次陈列的红外领受管。以8对红外管为例,系统采用程度一对一陈列体例进行工做。红外管等间距生成光线阵列,构成一个“光幕”,以挨次扫描的体例,共同节制盒及软件,实现进入检测范畴物体的功能。

Categories: 安全光幕