皮 梁 陳愛華

（江西冶金職業(yè)技術學院，江西 新余 338000）

0 引言

自動化履帶傳送機主要用于鋼鐵、煤炭、水泥、港口和電力等工廠中型、重型散狀物料的輸送，由于履帶傳送貨物具有輸送機動力消耗低、輸送量大、運行可靠、質量輕，便于移動、維修方便等諸多優(yōu)點，在很多中小型企業(yè)及物流企業(yè)的中大型物料輸送過程中也開始廣泛應用，是當前工廠車間散狀物料輸送的主要方式[1-3]。輸送機在輸送物料的同時，還須設置計數(shù)器，對輸送的物料進行準確計數(shù)。部分中小型企業(yè)，特別是小型企業(yè)在對中大型物料進行傳送過程中，并不要求物料傳送機的計數(shù)器具有很高的控制性能，更多的是考慮成本控制，要求物料傳送機具有工作穩(wěn)定可靠、價格低廉及易于維護等特點。針對以上應用場景，該文設計研究了一種自動化履帶傳送機模型及其計數(shù)器樣機，該自動化履帶傳送機及其計數(shù)器由機架、履帶、簡述馬達、傳送輥、皮帶輪、遙控器、對襯式紅外傳感器和數(shù)碼管等組成。通過遙控器控制傳送履帶的正反轉，進而實現(xiàn)運輸履帶輸送物料的功能，在履帶輸送物料的過程中，由紅外傳感器及計數(shù)器電路對自動履帶上的物料進行計數(shù)，同時由數(shù)碼管顯示物料數(shù)值。

1 系統(tǒng)功能設計要求

1.1 功能要求

該自動化履帶傳送機及其計數(shù)器模型由機架、履帶、簡述馬達、傳送輥、皮帶輪、遙控器及計數(shù)硬件電路等組成。手動或遙控器控制簡述馬達的正反轉，通過皮帶輪傳動，依靠履帶和皮帶輪張緊時產(chǎn)生的摩擦力，帶動傳送輥轉運，傳送輥再帶動履帶移動實現(xiàn)對物料的傳送，在履帶傳送物料的過程中，每個物料依次在同一方向穿過紅外發(fā)射、接收系統(tǒng)，形成計數(shù)脈沖，計數(shù)脈沖經(jīng)過邏輯電路的加工、計數(shù)，再通過數(shù)碼管顯示輸送物料的數(shù)量，實現(xiàn)對物料的自動計數(shù)功能。同時，該自動化履帶傳送機及其計數(shù)器具有手動復位、清零、自動計數(shù)、達到設置計數(shù)值后自動停車、緊急停車等功能。

1.2 系統(tǒng)工作原理及流程

該自動化履帶傳送機及其計數(shù)器模型通過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓4 個環(huán)節(jié)，將220 V 交流電降為交流12 V，再經(jīng)過橋式整流電路將12 V 交流電整流為直流12 V，使用瓷片電容進行濾波，同時由穩(wěn)壓芯片LM7809 進行穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定12 V 直流電。系統(tǒng)模型工作時綠色LED 發(fā)光，當物料經(jīng)過紅外發(fā)射與接收系統(tǒng)時，555 計數(shù)脈沖電路啟動工作開始計數(shù)，物料計數(shù)以先進后出的形式，通過紅外裝置形成一個計數(shù)單位。同時，計數(shù)器顯示電路通過2 個數(shù)碼管顯示物料通過的數(shù)量，可顯示“00～99”的數(shù)值。

2 硬件電路設計

2.1 元器件選擇

該文所述的自動化履帶傳送機及其計數(shù)器由機械部分和硬件電路部分組成，機械部分由機架、履帶、簡述馬達、傳送輥及皮帶輪等組成，電路部分主要由三端正電源穩(wěn)壓模塊IC1（LM7809）、555 定時器IC2（NE555）、十進制可逆計數(shù)器IC3、IC4（CD40110）、晶體三極管VT1（9014）、對襯式紅外發(fā)射器及接收管VDT、共陰極數(shù)碼管DSH1、DSH2、發(fā)光二極管LED1、綠色發(fā)光二極管（電源指示燈）及相關電阻按鈕等元器件組成。主要電氣元器件如下。

2.1.1 三端正電源穩(wěn)壓模塊（LM7809）

三端正電源穩(wěn)壓模塊主要用于穩(wěn)定直流電壓，穩(wěn)定輸出電壓為正9 V，最大輸出電流1.5 A。

2.1.2 555定時器（NE555）

555 定時器是一種中規(guī)模集成電路，它將模擬與邏輯功能巧妙地組合在一起，具有結構簡單、使用電壓范圍寬、工作速度快、定時精度高、驅動能力強等優(yōu)點[4-5]。

2.1.3 十進制可逆計數(shù)器（CD40110）

十進制可逆計數(shù)器（CD40110）具有加減計數(shù)，計數(shù)器狀態(tài)鎖存，七段顯示譯碼等功能。

2.1.4 對襯式紅外發(fā)射器及接收管

對襯式紅外發(fā)射器及接收管是利用紅外線作為介質的一種測量工具，通過紅外線發(fā)射管在一定范圍內向外發(fā)射光線，從而達到控制信號的作用。

2.1.5 共陰極數(shù)碼管

共陰極數(shù)碼管由8 個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其他管腳接段驅動電路輸出端。當某段驅動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。

2.2 系統(tǒng)電路原理圖

根據(jù)電路擬實現(xiàn)的功能，選擇電氣元器件并確定其參數(shù)值，繪制電路原理圖，使用Protel DXP2004 電子設計軟件搭建自動化履帶及其計數(shù)器電路原理圖模型，如圖1 所示。

3 系統(tǒng)調試

3.1 自動化履帶及其計數(shù)器實物模型

使用電子仿真軟件Proteus 對該自動化履帶及其計數(shù)器進行電子仿真，結果顯示簡述馬達及計數(shù)器電路可以實現(xiàn)預期功能。組裝機架、履帶、簡述馬達、傳送輥及皮帶輪等機械部件，應用Protel DXP2004電子設計軟件制作PCB電路印制電路板模型，完成電子電氣元器件選型并參照PCB 印制電路板模型，使用單層板完成計數(shù)器電路焊接組裝，制作自動化履帶及其計數(shù)器實物模型。

3.2 系統(tǒng)調試

系統(tǒng)工作時，按下手動啟動按鍵或遙控啟動按鈕，馬達啟動并帶動履帶傳動，進而輸送物料移動，同時計數(shù)器IC3、IC4的5 腳高電平復位，兩個數(shù)碼管顯示“00”。物料經(jīng)過紅外傳感器VDT 時，555 定時器的2、6 腳為低電平，3 腳輸出高電平，發(fā)光二極管LED1 得電發(fā)亮，脈沖輸入，反映物料到達。同時，晶體三極管VT1 導通，其集電極輸出低電平，當物料從紅外傳感器VDT 中抽出，晶體三極管VT1 的集電極恢復高電平，產(chǎn)生一個正脈沖，代表檢測物料一次，該脈沖加至計數(shù)器IC3 的CP 端，數(shù)碼管顯示數(shù)值“01”，物料依次送入送出，數(shù)碼管累加顯示，直至計數(shù)器設定值已計滿，不再接受計數(shù)，設定計數(shù)值范圍為“0～99”。若需重復計數(shù)，須手按復位鍵清零，方可繼續(xù)計數(shù)。

圖1 自動化履帶及其計數(shù)器電路原理圖

4 結語

通過電子仿真，搭建履帶傳送機及其計數(shù)器并運行實驗，該自動化履帶傳送機及其計數(shù)器能自動實現(xiàn)物料的輸送并實現(xiàn)對物料的計數(shù)，具有手動復位、清零、達到計數(shù)值后自動停車、緊急停車等功能，滿足了預期的功能要求。同時，該自動化履帶傳送機及計數(shù)器系統(tǒng)機械結構簡單，計數(shù)器電路部分所選用電氣元器件技術成熟、制造成本低廉，運行穩(wěn)定可靠。適用于中小型工廠自動化履帶傳送物料及物料計數(shù)工作，可有效替代部分人工，有利于提高企業(yè)生產(chǎn)率。同時，該自動化履帶計數(shù)器存在一定的改進潛力，如增大數(shù)顯范圍、與可編程控制器或其他控制系統(tǒng)進行自動化聯(lián)網(wǎng)等，使其應用領域進一步拓寬。