一种新型断条光电自停装置的设计

U1软件系统产生的38 kHz脉冲信号由GP4输出，经R3，T1驱动L1发射红外脉冲光信号。接收模组IRM接收到均匀间隔的连续脉冲时输出低电平，U1控制GP2处于低电平，T3处于截止状态，接收器输出电路呈高阻态。光路有棉条经过时，光路被遮挡，作用到接收器的光脉冲信号出现暂时中断，IRM输出高电平，高电平持续时间等于被遮挡时间。U1将通过GP3循环检测IRM的输出，确定是否有棉条经过光路或堵条遮挡光路。当GP3为高电平时，U1软件系统抗干扰确认后，GP2输出持续1 s的高电平，使输出电路饱和导通，向自停控制器提供停车信号。
实验证明，设备运行状态下棉条断裂下垂掠过光路的时间大于等于20 ms，微处理器软件系统对IRM的输出信号进行软件抗干扰处理，过滤高电平持续时间小于20 ms的输出脉冲，使飞花干扰得到彻底抑制。检测过程中，IRM仅用于接收并初步判断是否有棉条经过光路，其输出信号并不直接控制输出电路，而是送微处理器进一步确认。确认过程一方面能排除干扰，另一方面还对发射电路反馈控制信息，以稳定检测，避免了干扰和输出抖动，因此接收与发射在检测过程中具有反馈应答的智能化特征。
2．4 自停控制器电路原理
自停控制器电路原理参见图6，图中IO1，IO2为接口接线端子；J11,J12为断条停车继电器J1的触点输出；J21，J22为堵条停车继电器J2的触点输出；AC，AC为12 V交流电源输入端子，输入电压经全桥B1整流并经C1，C2滤波后输出直流电压VCC，为J1，J2供电；VCC电压还经三端稳压器V1稳压后为发射接收单元提供+5 V电压。IN1，+5 V，VSS为断条检测单元系统总线；IN2，+5 V，VSS为堵条检测单元系统总线。L1，L2分别为两种停车方式的动作指示LED。三极管T1与电阻R2，R3构成J1的驱动电路，二极管D1用于保护T1，驱动电路的输入端连接IN1。三极管T2与电阻R4，R5构成J2的驱动电路，二极管D2用于保护T2，驱动电路的输入端连接IN2。
设四路断条检测单元的输出分别为OC1，OC2，OC3，OC4；两路堵条检测单元的输出分别为OC5，OC6，则断条停车的条件为：

这种线“或”的逻辑接口设计，可方便地在总线上连接多个发射与接收单元，即无论哪一路输出低电平，都会引起自停控制器输出停车控制信号，而单元之间不会产生相互影响。

3 自停装置的程序设计
PIC12C508A微控器，采用精简指令集系统，除跳转指令外绝大多数指令周期为1μs@4 MHz。为提高抗干扰能力，启用片内WDT用于程序监控。另外，用软件对输入信号进行了抗干扰处理，过滤脉冲宽度10 ms以下的输入干扰。堵条检测软件与断条检测软件基本相同，停车输出控制时间有差异，堵条停车要待故障清除才释放停车输出。
3．1 软件流程图
系统上电后微处理器先进行初始化设置，包括状态字设置、程序监控设置、输入、输出口设置、时间常数设置，然后进行光路接收测试，先以低光强测试，接收异常则加强发射光强度继续测试，若仍异常则退出检测，提示故障信息。接收正常进入主程序，进入主程序后在循环检测输入过程中产生38 kHz的脉冲信号。软件系统包括初始化程序、主程序、测控程序和38 kHz脉冲输出子程序，初始化检测和主程序软件流程图如图7所示。

3．2 软件产生38 kHz脉冲子程序清单
为简化电路设计，通过合理设计软件系统，由软件产生38 kHz调制脉冲信号，在测试程序和主程序两次调用间隙检测IRM输出。这个间隙时间为脉冲周期的一半，即13 ns。微处理器的指令周期为1 ns，系统能够执行13条指令，足以实现检测IRM输出并完成程序跳转(2～4 ns)。为稳定接收，每次调用连续循环发射红外光1 ms，并在程序中嵌入复位看门狗(Watchdog)命令，监视微处理器运行，防止强干扰造成系统运行异常。程序清单如下：

4 结 语
智能化的光电自停装置在设计上充分考虑了其应用现场的环境条件，将应用广泛、价格低廉的遥控接收器件和微处理器应用到电路设计，并采取了IRM内部集成放大和检波功能、动态光强控制、软件抗干扰等多项措施。充分利用了微控器软硬件资源，电路简洁、原理简单，提示信息全面。系统具有低功率消耗特点，每个发射与接收单元的工作电流小于30 mA@DC 5 V。在附加了堵条检测功能的条件下，系统仍具有扩展性，现场应用取得了较好的效果。