专利名称：激光光源光电计数装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种由半导体点光源激光发射器形成的计数光源与脉冲形成电路及单片机计数系统构成的光电计数装置，本装置通过对光源发射的激光束遮挡与而否形成的计数脉冲进行采集，将所采集信号输入到单片机计数系统进行处理，处理完毕后输出计数值与溢出信号，可广泛应用于工业生产实时监测等大体积固件的计数场合。
技术背景通常，光电计数装置是采用光电耦合器件，利用光电感应原理进行计数的装置。现有光电计数装置主要有两大类，一类是红外感应计数装置，其主要采用红外发射管作为光源，普通红外发射管发射功率辐射在一定范围之内，其发散度大，应用这种光源的计数装置计数范围发散，不适合进行单一方向的精确计数；第二类是光电对射计数装置，其主要采用固有封装形式的光电对射管作为感应元件，而光电对射管的狭缝只允许小于狭缝的固件通过，这样就不能够对大型固件进行计数，极大限制了计数对象的范围。归结起来，现有光电类固件计数装置普遍存在计数范围发散、计数狭缝窄、不适合体积大的固件计数等缺点。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有计数装置存在的计数范围发散、计数狭缝窄、不适合体积大的固件计数等缺点，寻求设计一种以半导体点光源激光发射器作为光源，以单片机为核心组成计数系统，采用光源与计数系统分立设计，计数狭缝不受限制的新型计数装置。
为了实现上述发明目的，本实用新型构成的光电计数装置主要由计数光源、脉冲形成电路、计数系统(含计数显示、溢出信号)三部分光电连通组成；计数光源选用半导体点光源激光发射器，与脉冲形成电路配合产生计数脉冲信号；脉冲形成电路主要由光敏二极管D5、三极管T1、二极管D6、电阻R15、R16和继电器J1电连通组成，计数光源安装在直射光敏二极管D5相应处，光源与光敏二极管分别置于计数物通道两侧，激光光斑定位于光敏二极管的受光面；光敏二极管D5和电阻R16的连接点接T1的基极，T1的发射极接R16另一极并接地，T1的集电极接二极管D6的正极和继电器J1的一端，J1另一端接D6负极和R15连接点，J1的其他端点分别与计数系统电路相对应点连通，实现脉冲信号的输送。其工作原理普通状态下光敏二极管D5截止，呈高阻态，因此三极管T1(9013)的基极偏置电压近乎为零，T1截止，继电器J1释放，继电器J1常闭端接高电平，Vout端输出高电平。当激光照射到光敏二极管D5上时，光敏二极管D5导通，T1的基极有偏置电压加入，T1导通，继电器J1吸合，继电器J1触点接地，Vout端输出低电平，本电路利用光可通过(没有计数物)及光被阻挡(有计数物)来产生高低电平，形成计数脉冲；计数系统采用单片机芯片AT89C51按常规的电学原理将器件电连通组成，其功能包括计数值显示，溢出报警，溢出信号输出，溢出初值选择，复位控制。
本实用新型与现有的计数装置相比，具有结构新颖，操作简便，电路简单，稳定性高，计数方向精确，抗干扰能力强，计数更加准确，计数对象范围更广等突出优点。采用激光光源作为计数光源，激光本质上是一种频率极纯、极高的电磁波，其方向性好，照射和反射的能量集中，因此该光源可以有效的激励脉冲形成电路形成脉冲；光源与计数系统分立设计，以及激光光源的应用，可以增大计数系统的狭缝，用以进行大体积固件的计数；本计数装置是利用光可通过(没有计数物)及光被阻挡(有计数物)来计数的(光源与感应元件分立设计)，因此本系统最大特点是没有误差。本实用新型在工业生产、实时监测及自动控制等领域具有推广应用的前景，尤其在产品流水线生产过程中对于产品个数的计数有广阔的应用空间。
图1为本实用新型之脉冲形成电路原理结构图。
图2为本实用新型之计数系统电路原理结构图。
具体实施方案本实用新型将计数光源1、脉冲形成电路和计数系统电路按电学原理光电连通并组成一整体装置，计数系统电路采用常规的原理电路组成，其中IC1为单片机AT89C51，LM7805为直流转换稳压芯片(12V∽5V)，R1-R8及P1口电阻均为560Ω，R9-R12及R14均为1KΩ，R13为750Ω；R15为390Ω，R16为47K，晶振为12MHz，蜂鸣器为5V电磁型蜂鸣器；在脉冲形成电路中，D5为光敏二极管，T1为9013型三极管，D6为IN4001型二极管，J1为普通直流电磁继电器。
本实用新型实施时，其计数光源1采用半导体点光源激光发射器，可采用的规格如下发射光为波长为650nm，光斑为点状(r＜2mm)，光功率P＜3mW的红光激光束，其激光发射头工作电压DC3V，工作电流＜30mA(可选用点光源激光器LH-D6503DL)；将脉冲形成部分及计数系统部的制成单面PCB板，再将基本元件焊接上去即可，将脉冲形成部分的Vout端、Vcc端、GND端分别与单片机计数系统部分的Vin端、Vcc端、GND端相连接，电源采用普通220VAC∽12VDC直流变压器供电；脉冲形成部分的光敏二极管应选用深色胶体封装形式，以便于滤除干扰光对计数系统的影响，或者将光敏二极管置于暗室(其受光面暴露)，以提高其对激光的敏感度；所采用的继电器均可选用普通直流电磁继电器，工作电压12V，最大工作电流10A；显示屏采用两位一体常规数码管。
本装置应用软件需完成的工作有检测脉冲，对脉冲计数，显示计数结果，预设溢出初值，比较脉冲数与预设初值，产生溢出信号。可按照常规方法进行编程设计，并按常规工艺将编译后的机器码固化到AT89C51的存储器中。
本实用新型的使用首先通过单片机计数系统的DIP开关S3设定预制溢出数，可以通过软件设计预制8个溢出数值，通过DIP开关选择；将激光光源与脉冲形成部分分别置于计数物通道的两侧，激光光斑定位于光敏二极管的受光面；通过按动复位按钮S2使系统复位；当计数物通过计数系统时，激光被阻断，形成计数脉冲，单片机系统检测脉冲，并显示计数值；当计数值超过溢出预设值时，系统产生溢出信号，包括发光二极管闪烁，蜂鸣器发声，继电器闭合；在计数过程中若触动复位开关S2，系统将复位，当前计数值清零。
权利要求1.一种激光光源光电计数装置，其特征在于将计数光源、脉冲形成电路和计数系统光电连通组成；计数光源为半导体点光源激光发射器；计数光源安装在直射光敏二极管相应处，光源与光敏二极管分别置于计数物通道两侧，激光光斑定位于光敏二极管的受光面；光敏二极管D5和电阻R16的连接点接T1的基极，T1的发射极接R16另一极并接地，T1的集电极接二极管D6的正极和继电器J1的一端，J1的另一端接D6和R15连接点，J1的其他端点分别与计数系统电路相对应点连通。
专利摘要本实用新型涉及一种由半导体点光源激光发射器作为计数光源与脉冲形成电路及计数系统电路光电连通构成的激光光源光电计数装置，通过对光源发射的激光束遮挡与否形成计数脉冲进行采集，再将所采集信号输入单片机构成的计数系统进行处理后输出计数值与溢出信号；计数光源安装在直射光敏二极管的相应处，光源与光敏二极管分别置于计数物通道两侧，激光光斑定位于光敏二极管的受光面；本装置具有结构新颖，操作使用简便，电学原理性能可靠，稳定性高，计数方向精确，抗干扰能力强，计数更加准确，计数对象范围广阔等优点，可以广泛应用于工业生产实时监控和监测等大体积固件的计数场合。
文档编号G06M1/00GK2679766SQ20042003886
公开日2005年2月16日 申请日期2004年3月4日 优先权日2004年3月4日
发明者迟宗涛, 楚峻丰, 张丽莹 申请人:青岛大学