药品(胶囊)包装的检测控制系统

0 引 言
上海华大集团华爱食品有限公司生产的药品胶囊出口远销日本。出口的药品包装规格以10小袋装一盒，每小袋中三粒胶囊。但是在生产过程中，由于包装机的原因，每小袋中的胶囊颗数并不是严格的三粒，偶有2或4粒封装，故日方以质量不合格为由，将药品全部退回。为解决上述问题，特设计药品胶囊包装的质量检测控制系统。
工厂的生产流水线上，有一台自动包装机，机器的料斗上盛有大量药品胶囊，料斗转盘斜面的最低处有3个漏药孔。料斗与水平面成一倾斜角度，由底部马达产生的振荡使得胶囊经由3个小孔落下。由于设备的非人工操作性，药品的多漏与卡壳都会造成包装质量的不合格。为在短时间内判断胶囊装入的数目，并对不合格包装小袋进行剔除以及报警操作，采用反射式红外传感器与光纤传感器两种不同的方案有效监视漏孔漏下药品的颗粒数。
如何才能在短时间内准确地测得胶囊的颗粒数目得出了以下几种解决方案：称重；透射式传感器探测；反射式传感器探测。由于重力加速度的存在以及时间的限制，若采取第一种方案在技术上是很难实现的；由于胶囊呈半透明状，若采用第二种方案(透射式传感器)监测，由传感器光源产生的光线就极有可能会穿过胶囊而到达接收端，从而造成误判；故采用反射式传感器监测，这里所讨论的是两种反射式传感器：漫反射式光纤传感器和反射式红外光电传感器。另外，为了准确地剔除不合格包装小袋，还需要一个同步信号，设计采用霍尔传感器提供同步信号给单片机。

1 系统硬件设计
1．1 系统检测框图
系统检测框图如图1所示。

1．2 单片机主板硬件设计
单片机主板设计思路如下：
(1)为了提高系统的性价比，完成同样的功能，单片机芯片使用Atmel公司生产的MEG-8L；
(2)单片机的输入由两部分组成：一部分是由光纤传感器产生的脉冲信号，另一部分是由霍尔传感器产生的同步信号，旨在计算从包装到剔除的时间差从而进行准确的剔除；
(3)为了体现单片机在线编译的优越性，主板上设计了ISP接口，同时为了方便客户端与计算机的通信，主板上设计了RS 232接口。
1．3 部分电路设计
1．3．1 信号输入电路设计
传感器检测在外部，信号输入描述如下：
(1)插头的3号引脚接12 V电源，为外部光纤探测提供电源；
(2)由于光纤传感器和霍尔传感器均为集电极开路，若要使其正常工作需外部上拉电阻R1；
(3)R2是限流电阻，为信号的输入提供一个缓冲作用；
(4)由于传感器输入的是0，1信号，稳压二极管保护单片机的I／O口以免被高电平烧坏；
(5)退耦电容的作用是滤波，消除外界干扰。
1．3．2 电路主板驱动MC1413
为了驱动外部执行电路，选用MC1413，其内部有7个相连的NPN达林顿管。