在连续生产线上,使用本装置可实现自动计数。电路原理如图1,电路中IC1、IC2为反射式光电耦合器件,红外发光二极管与光敏三极管成35度 夹角封装为一体,其交点在距光电耦合器5~8mm处。工作时红外发光二极管发出红外光,若被前方物件遮挡,则红外光被反射回来并被光敏三极管所接收使其导通,若前方没有物体,则光敏三极管处于截止状态。 IC3为CD4069六反相器。IC4为CD4013双D触发器,本电路只用到其中一个D触发器。D触发器的功能用一句话来概括就是在CP脉冲上升沿将数据输入端D的状态传送到输出端Q。复位端R加高电平则强制置零Q=0、反向Q =1,置位端S端为高电平时则置1,即Q=1、反向Q =0。其具休工作状态及功能见表1所示。IC5~IC8为四块CD40110,是集计数、译码、锁存及驱动为一体的集成电路。CPU为加法输入端,CPD为减法输入端,当输入正脉冲时分别作加减法运算。 Q∞为进位输入端,在加法计算时每计满10个数后,从Q∞端输出一个进位正脉冲。Qbo为借位输出端,在减法计算时,每计满10个数后,从QBO端输出一个借位正脉冲。LE为锁存控制端。CT为触发器控制端,当CT=1时计数计处于禁止状态。R为清零端。a~g分别接至七段数码管a-g脚。本装置所用集成电路管脚排列见图(3)。
工作原理:
在静止状态下,IC1、IC2均输出低电位。则D=0。R:1,CD4013强制置零Q=0,为整个电路触发作好准备,同时利用C2、R1组成的微分电路清零,使CD40110输出为零。计数开始,当物体从左至右(如图2所示)运动时,先IC1触发导通,则D=1、R=0,当物体运动至IC2处时IC2导通向CP端送入一上升脉冲,Q端输出高电位,CD40110计数加1物体继续移动,退出IC1工作区,则D=0、R=1则Q=0,电路复位为下一次触发作准备。如果第一个产品尚未退出IC2工作范围,第二个产品已进入IC1工作范围,也没有关系,因无触发脉冲CP,故CD4013并不输出信号。只有当CP端再接受一个上升脉冲时,Q端才能输出一次高电位,计数器才能加1。如果物体反方向运动,先IC2导通再IC1导通,则IC2导通时D=0、R=1则Q=0。而IC1导通时则因无触发脉冲。CD4013不触发,只要适当调整IC1和IC2之间距离,使之正好比一个产品的长度略小即可。根据图2分析,物体只有从左至右方向运动,且IC1、IC2都输出高电位的那一个阶段,CD4013才能输出一个计数脉冲。这样就能有效地防止误动作,如人手挡住IC1、IC2等情况。计数脉冲从CD40110的CPU加法输入端输入。进位端Q∞与十位数上的CPU连结。开关K1为清零按钮,接至CD40110的R端。K2为加1按钮,K3为减1按钮,接至个位数上CD40110的CPU和CPD端。借位端Qbo与前位减法输入端CPD相连。本装置共可计数9999个基本能满足要求,如确有需要则可再加一块CD40110和LED显示屏,接法与其它几块相同。IC1,IC2安装位置及要求电路中各点波形及逻辑关系如图(2)所示。本装置使用12V安全电压,故适用各种危险场合。一些特殊场合如需用大屏幕显示,只需将CD40110的a~g输出脚接放大三极管(如9013)基极,再将大的LED屏正端接电源正端,负端接C脚,三极管负端接电源负端。本电路所使用集成电路均为简单易购件。因所用的均为数字电路,故无需调试,只要按图装配,仔细分清管脚排列,均能一次成功。是初学数字电路爱好者比较理想的实践装配电路。