在產品流水線上,本例電路可實現對經過流水線的產品自動計數,計數值用數碼管顯示出來。
電路分解:
本例電路是一個純數字式的電路,可分為三個部分:
二是由D觸發器CD4013組成,對光電傳感器檢測到的物體,發送一個脈沖出來;
三是由四塊CD40110組成的計數,譯碼,鎖存以及驅動顯示電路。
整個電路工作過程:
電路中U2,U6為兩個紅外發射式光電傳感器,類似前面的實例電路中ST188,紅外發光二極管和光敏晶體管成35度的夾角封裝在一起,交點在距傳感器5到8mm處。
工作時,光電傳感器的紅外發光二極管發射紅外光,檢測前方是否有物體。若前方沒有物體,發射出去的紅外光沒有發射回來,則光敏晶體管處于截止狀態。若前方有物體,發射出去的紅外光被物體發射回來并被光敏三極管所接收使其導通。
CD4013的各點工作電位變化如下:
1.在靜止狀態下,流水線上沒有物品時,光電傳感器U2,U6都輸出低電平,則CD4013的D=0,RD=1,CP=0,那么CD4013的輸出Q=0;這是整個電路的初始狀態,為產品自動計數做準備。
2.當有產品經過光電傳感器時,且方向是下圖所示,從左至右運動時,那么U2會先檢測到物體,使光電晶體管導通,輸出高電平,經兩級反相器后,輸出至CD4013,則CD4013各點電位變化如下:D=1,RD=0,CP=0(此時U6還沒有檢測到物體)。當物體繼續向右運動經過U6時(同時也在U2的范圍內),U6同樣被觸發輸出高電平,使CD4013的CP端輸入一個上升沿的脈沖,這樣CD4013的輸出Q=D=1。
CD4013輸出計數脈沖至CD40110,其中按鍵S2為加1按鍵,S1為減1按鍵。其按鍵功能受CD40110引腳功能控制,其引腳功能如下:
CPU為加計數時鐘輸入端,輸入正脈沖時做加1計數;CPD為減計數脈沖端,輸入正脈沖時做減1計數。芯片電路內部有一個時鐘信號預處理邏輯,因此當一個時鐘輸入端計數工作時,另一個時鐘輸入端可以是任意狀態。
C0為進位輸出端,在做加法計算時,每計滿10個數之后,從C0端輸出一個進位正脈沖。一般級聯時,連接到下一個芯片的CPU端。
BO為借位輸出端,在做減法計算時,每計滿10個數之后,從B0端輸出一個借位正脈沖。一般級聯時,連接到下一個芯片的CPD端。
LE為鎖存控制端,CT為觸發器控制端,當CT=1時,計數處于禁止狀態,R為清零復位端。
下圖為CD40110的功能表:
結合我們的原理圖可以看出,LE,CT都為低電平,R初始狀態也為低電平,做好了開始計數的準備。
當按下加一按鈕S2時,CD4013輸出的高電平連接到U1的CPU端,做加1計數。當物體從U2至U6向右移動時,計數器就會加1(上面的分析過程),當物體慢慢退出U2的檢測區時,CD4013的各點電位又恢復成D=0,R=1,則Q=0。恢復成初始狀態,為下一次的觸發做準備。
但是,假如當第一個物品還沒有退出U6的檢測區時,第二個物品就已經到了U2的檢測區范圍內時,計數器也不會做加1計數,因為此時CD4013沒有能夠觸發的上升沿過來,所以CD4013的Q不會輸出正脈沖出來。
本例電路可計數至999,當數量超過999時,按下S3清零按鍵,使所有的輸出都恢復成000。
從上面的分析可知,只有在這兩個光電傳感器都輸出高電平時,才會做加1計數,這樣可以有效的防止計數器誤動作。
注意:
在實際制作時,要注意調整兩個光電傳感器的距離,使該距離略小于一個產品的長度即可,即要保證能同時觸發兩個光電傳感器。
假如,物品不按照從左至右的順序移動,反過來從右至左移動時,計數器會不會計數?
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