一种基于cpld的皮带跑偏检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种皮带水平跑偏检测装置，具体是一种利用CPLD和光电式传感器模块实现检测的皮带水平跑偏检测数据采集的电子电路，属于测控技术领域。
【背景技术】
[0002]在很多工业领域中都需要检测皮带水平偏移量，这必然需要一种能实现皮带水平偏移量检测的传感器电路。
[0003]例如，在冶金、矿山、电力、港口等行业皮带秤应用非常广泛，然而皮带秤往往会随着使用时间的增长，其精度会有所下降，这是由于皮带张力、跑偏和现场温度等缘故所造成的。
[0004]因此，设计出一套能够实时精确检测出皮带跑偏量(特别是水平偏移量)的皮带跑偏检测系统非常具有应用价值。
[0005]现有技术中，非接触式跑偏检测一般采用传感器电路是CCD传感器，但是往往存在信号处理复杂、硬件复杂，开发陈本大，且对恶劣环境敏感等弊端。
[0006]此外对于皮带跑偏检测系统，现有技术中广泛采用的核心控制器为单片机芯片等器件，但是单片机控制器1端口资源有限，难以适应信号输出端口较多的传感器模块的端口需要，这也限制了检测精度的提高。
【实用新型内容】
[0007]针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是:怎样提供一种电路结构简单，开发成本低，并且检测精度较高的皮带跑偏检测电路。为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案。
[0008]—种基于CPLD的皮带跑偏检测电路，其特征在于，包括:光电检测传感器模块和CPLD控制器；
[0009]所述光电检测传感器模块包括传感器底板和LED光源板；
[0010]所述LED光源板内设置有LED灯及其驱动电路，所述驱动电路与LED灯电连接；
[0011]所述传感器底板由绝缘材料制作而成;N个检测单元按照矩形阵列方式均匀排列设置在传感器底板上;所述检测单元包括光电三极管和控制晶体管Q，所述控制晶体管Q为NPN型晶体管;所述控制晶体管Q的集电极通过偏置电阻与电源正极VCC相连;控制晶体管Q的发射极与所述光电三极管的集电极相连;光电三极管的发射极与地相连;光电三极管的集电极为检测单元的信号输出端0UT，控制晶体管Q的基极为检测单元的信号输入端IN;
[0012]排列在同一行的所有检测单元的信号输入端IN连接在一起构成一根传感器行输入线;排列在同一列的所有检测单元的信号输出端OUT连接在一起构成一根传感器列输出线；
[0013]所述LED光源板设置在传感器底板正上方;所述光电三极管的感光面正对LED光源板的发光面；
[0014]每根传感器列输出线均与CPLD的一个输入输出口对应相连接;每根传感器行输入线均与CPLD的一个输入输出口对应相连接。
[0015]进一步的，所述N为小于256的自然数。
[0016]相比现有技术，本实用新型具有如下优点:
[0017]本实用新型中，在传感器模块设计方面:将被测皮带设置在传感器底板和LED光源板之间，没有被被测皮带遮住部分的检测单元输出高电平，而被被被测皮带遮住部分的检测单元输出低电平，又由于各个检测单元是以阵列方式排布在传感器底板，因此CPLD控制器通过检测各个检测单元的输出信号后即可通过逻辑运算得出当前被测皮带的水平方向位置，传感器电路仅仅由光源和多个检测单元构成实现了非接触式的皮带水平跑偏检测，因此具有电路结构简单，信号处理难度小，开发成本低的优点。
[0018]由以上测量原理可知，检测单元阵列中的检测单元数量越多，阵列越密集，则检测的精度越高，但是检测单元数量过大也会造成传感器电路输出端口过多，电路连接布线复杂，为了克服这一缺陷本实用新型从光电检测传感器模块内部结构和核心控制两方面做了专门设计:在光电检测传感器模块内部结构设计方面，N个检测单元按照矩形阵列方式均匀排列设置在传感器底板上，并且排列在同一行的所有检测单元的信号输入端IN连接在一起构成一根传感器行输入线;排列在同一列的所有检测单元的信号输出端OUT连接在一起构成一根传感器列输出线；显然此结构非常类似于矩阵键盘的内部结构，实质上工作原理也与矩阵键盘类似，我们采用逐行扫描选通排列在一行的所有检测单元后，检测该行检测单元的是否接收到光信号的方式进行皮带跑偏检测，这就使得可以采用数量较多的检测单元，例如所有检测单元排列成16行，16列，一共只产生16根传感器行输入线和16根传感器列输出线，然而检测单元的数量已经达到256个，相比常规方式中每个检测单元占用一个核心控制器输入输出口的电路结构(32个检测单元就会占用用32个核心控制器的输入输出口)，本实用新型具有可以大大提高检测精度的优点，此外在核心控制的选择上本实用新型选用CPLD控制器，CPLD内部具有丰富数字逻辑资源，运行速度相对单片机等处理器快，并且端口资源更加丰富，这为进一步提高检测精度做出了贡献。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的测量原理图；
[0020]图2为本实用新型电路结构不意图；
[0021]图3为本实用新型检测单元阵列电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0023]如图1所示，本实用新型包括光电检测传感器模块和核心控制器；
[0024](一)核心控制器采用CPLD控制器，常见的CPLD芯片通常具有至少36个输入输出
□ O
[0025](二)光电检测传感器模块主要由传感器底板和LED光源板组成。
[0026]1、传感器底板
[0027]传感器底板由绝缘材料制作而成，如图1和图3所示，N个检测单元均匀排列设置在传感器底板上，N个检测单元以矩形阵列方式进行排列形成一个传感器检测单元阵列，上述N个检测单元组成的阵列可以为正方形，也可以为长方形，其中N为自然数，通常选择小于256的自然数。
[0028]如图3所示，所述检测单元包括光电三极管和控制晶体管Q，控制晶体管Q为NPN型晶体管;控制晶体管Q的集电极通过偏置电阻与电源正极VCC相连;控制晶体管Q的发射极与所述光电三极管的集电极相连;光电三极管的发射极与地相连;光电三极管的集电极为检测单元的信号输出端0UT，控制晶体管Q的基极为检测单元的信号输入端IN。
[0029]排列在同一行的所有检测单元的信号输入端IN连接在一起构成一根传感器行输入线;排列在同一列的所有检测单元的信号输出端OUT连接在一起构成一根传感器列输出线；例如共有256个检测单元，那么这256个检测单元可以按照16行16列的方式排列形成一个正方形阵列，因此一共可以形成16条传感器行输入线和16条传感器列输出线，如图2所不，16条传感器行输入线和16条传感器列输出线分别与CPLD的32个输入输出口相连接，实现光电检测传感器模块与CPLD控制器之间的连接，这样一片CPLD控制器便可以实现对256个检测单元的数据采集。
[0030]2、LED 光源板
[0031]LED光源板内设置有LED灯及其驱动电路，LED灯可以为一个大功率LED灯，也可以采用LED灯阵列，驱动电路采用常规技术实现即可，例如常见的LED灯阵列驱动电路以MBI5026CF芯片为核心器件设计而成。
[0032]MBI5026CF