全自动生产线多通道红外线控制

1 引言 为了解决全自动生产线的控制问题，选用集成专用编译码器件ED5026／ED5027成功地研制出了多通道红外遥控系统。该生产线有各种大电机设备，环境电磁辐射强，又处于南方高温、高湿地区，对遥控系统整体性能要求很高。在综合分析的基础上，我们采用红外线编码方式设计，使系统具备了良好的抗电磁干扰的能力。通过对系统电路、组装进行的精心设计处理，获得了稳定、可靠的使用效果，目前已经在全自动生产线无故障运行。多通道遥控系统由发射控制器和接收控制器组成，可以实现一个控制发射机编码控制多个控制点的目的，非常适合自动控制的各种场合，也可以应用于防盗报警等，具有广泛的推广使用价值。 2 ED5026／ED5027集成专用编码器［1］(P224)的基本原理 该电路为CMOS大规模数字集成多路编译码器。其中ED5026为编码器，ED5027为译码器，配套使用。引脚的排列如图1。 编码器ED5026可作三态编码，也可以作四态编码。三态编码时，A0～A7作编码输入端，可组成三态编码数为38=6561组，四态编码时，A0脚分别与A0～A7连接，可组成四态编码数为47=16384组。A8／D0～A11/D3为数据输入端，输入二进制数0或l，也可以作为编码地址线与A0～A7配合组成12位四态地址编码，这时编码组数可达411=4194304组编码。(14)脚TE为输出控制端，当此脚接地时，输出端(17)脚输出串行编码脉冲。振荡OSC1和OSC2外界振荡电阻，阻值范围从几十KΩ～几百KΩ，通过选取决定振荡频率f，当电阻R取KΩ单位时，频率f=1600／R(KHZ)。电源端Vcc、Vss分别接正电源2～6V和地线。 译码器ED5027和编码器配套使用，有相应的12位编码线。其中A0～A7是地址线。当ED5026发出的地址编码与ED5027相同时，则在的数据端便有数据输出，该输出数据与ED5026的A8／D0～A11／D3端所置数据相同。第(14)脚是输入控制端。当收到的编码与自身所予置的编码相同时其输出端(17)便会输出高电平。 使用时，当ED5026发射编码器第(14)脚TE接低电平时，就通过输出端(17)脚输出串行编码脉冲。对于每传送一组编码都会自动连续发送四次，如果无误，则表示发送成功。接收编码器ED5027第(14)脚接收输入，当连续四次收到与自身预置编码相同时，输出端(17)便会输出高电平，可以用来控制外接驱动电路，实现控制管理的目的。 3 发射控制器电路设计 发射控制器由电源部分、PLC编码控制器、光电隔离电路、集成编码器、振荡电路及红外发射管组成。基本原理如图2所示。 发射编码由生产线根据工作情况要求，由PLC控制送出编码信号，当输出高电平时经过光电藕合器送给ED5026编码器地址位为1，否则为0，这里只用二态编码。由图可见，只要有地址编码选中，经过非门4049置ED5026第(14)脚输出控制端为低电平，ED5026就通过第(17)脚即串行输出其编码串。编码串对由CD4011［2］(P)组成的振荡器产生的频率为40KHZ左右的载频进行调制后，由驱动电路通过红外发射管PH向外发射。设计中为了增大发射功率，我们采用了达林顿驱动四只发射管，增加了发射控制的范围。并设计了发射状态指示，一旦有发射信号，状态指示亮，便于管理人员检查管理。 4 接收控制器电路设计 该电路设计如图3所示。 由CX20106及外围电路组成红外接收前置放大器，将接收到红外信号转变成电脉冲信号，再经过降噪、检波、整形后由(7)脚输出与发射机相对应的串行编码，该串行码输入译码器ED5027，并经过译码后与本机预置地址码比较。接收机的地址编码可以由编码盘设定。编码盘通过设置不同地址位为高电平或低电平实现接收的地址编码。当连续四次比较后，相同地址编码接收机的输出端第(17)脚送出高电平，启动外驱动电路，接通继电器，同时点亮状态指示灯。由于不同接收控制器的地址编码不同，只有与发射器地址编码相同的才能输出高电平控制信号，这样就实现了多通道控制的目的。 5 系统整体设计调试 系统发射器与接收器的编码器ED5026／ED5027是配对使用，因此必需保持二者信号匹配。首先在电路中二者第(15)、(16)脚外接的振荡电阻要求一致，误差最好小于1％。此外，发射器与接收器的中心频率也必需相一致。图中发射器载频可以通过RP调整到约为40KHZ，接收器的接收中心频率可以通过RP1调整。系统安装好后，在2米左右调整发射接收正常，然后拉开距离，仔细调整发射机RP的电阻，最终使控制距离在10米以上。 为了要达到远距离遥控，除了增加发射机的发射功率外，还采取了增加发射扇区的措施，并对接收机接收到的红外控制信号进行了一定的聚焦处理，使达到接收机较分散的红外光束能聚焦于一个较小的面积，以提高接收功率，增强接收效果。 为了提高电路的可靠性，对电路中使用的元件进行了认真的性能挑选，并进行了老化处理，采用了光电隔离，增加抗干扰能力及其它保护性措施。整个电路装在金属屏蔽、密封箱内，具有较好的抗电磁干扰和防潮能力。对电源功率模块进行了散热处理。 总之，该遥控系统设计较充分考虑了工业生产环境下的实际需要，具有良好的性能。系统发射器的发射通过PLC控制编码设置，实现对多台接收控制机的对号遥控，达到自动控制的目的。