CN102390577B

CN102390577B - 包装盒纸检测电路

Info

Publication number: CN102390577B
Application number: CN 201110211427
Authority: CN
Inventors: 王万年
Original assignee: 王万年
Current assignee: Bengbu Keda Electrical Equipment Co., Ltd.
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: CN102390577A

Abstract

本发明属于包装技术领域，涉及一种用于轻工业高速生产线上的包装盒纸检测电路。该检测电路由第一—第三光耦、第一—第三放大、隔离电路，单片机电路、输出控制电路组成，第一—第三光耦的输出接第一—第三放大、隔离电路，第一—第三放大、隔离电路的输出接单片机电路，单片机电路的输出接输出控制电路。当被检测的包装盒纸正常时，检测电路无控制指令输出；当被检测的包装盒纸出现错位、裂断、褶皱时，三路光耦检测信号中出现一路异常或多路异常，信号经过第一—第三放大、隔离电路线性放大、逻辑处理，送入单片机电路后向输出控制电路输出控制指令，形成两路电平控制信号，控制主机和包装盒纸系统的工作，从而避免包装事故。

Description

包装盒纸检测电路

技术领域

本发明属于包装技术领域，涉及一种用于制药、食品等轻工业高速生产线上的包装盒纸检测电路。

技术背景

在制药、食品、印刷、烟草等行业，都要对产品进行纸盒包装，目的是为了产品的保质、美观、便于流通和销售。包装盒要做到纸张平面四边整齐，无错位、裂断、褶皱等情况，否则一律按不合格品剔除。包装机的运行速度很高，一般包装机能力为300件/分钟，而高速包装机则能达到800件/分钟。在生产中会经常发生包装系统的供盒纸错位、裂断、褶皱等情况，如不能立即发现和停机，就会发生包装事故，造成产品损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种可有效检测自动化快速生产线包装盒纸质量和供纸状态的检测电路，当包装盒纸质量和供纸状态出现问题时，能立即发现并同时停止供纸，避免事故。

本发明所提供的包装盒纸检测电路采用如下方案：包装盒纸检测电路是由第一、第二、第三光耦，第一、第二、第三放大、隔离电路，单片机电路、输出控制电路组成，所述第一、第二、第三光耦的输出接第一、第二、第三放大、隔离电路，第一、第二、第三放大、隔离电路的输出接单片机电路，单片机电路的输出接输出控制电路。

所述单片机电路由单片机U1、外部振荡电路、复位电路组成，所述外部振荡电路由晶体振荡器Y1及电容C16、电容C17构成；复位电路由电阻R19、电容C18、二极管D2构成。

所述包装盒纸检测电路的所述第一光耦Q1、第二光耦Q2、第三光耦Q3收光管的集电极接+5V电源，发射极分别通过电容C8、电容C11及电容C14接地；所述第一、第二、第三放大、隔离电路分别由第一运算放大器AR1电阻R1—电阻R4、电容C7构成的第一线形放大电路与由第四运算放大器AR4、电容C9构成的第一跟随器；由第二运算放大器AR2及电阻R5—电阻R8、电容C10构成的第二线性放大电路与由第五运算放大器AR5、电容C12构成的第二跟随器；由第三运算放大器AR3及电阻R9—电阻R12、电容C13构成的第三线性放大电路与由第六运算放大器AR6、电容C15构成的第三跟随器组成，所述电阻 R2、电阻 R6、电阻 R10分别连接第一光耦Q1、第二光耦Q2、第三光耦Q3的发射极与第一运算放大器AR1、第二运算放大器AR2、第三运算放大器AR3的反相输入端，并联的电阻R1与电容C7，并联的电阻R5与电容C10，并联的电阻R9与电容C13分别接在第一运算放大器AR1、第二运算放大器AR2、第三运算放大器AR3的反相输入端与输出端之间，第一运算放大器AR1、第二运算放大器AR2、第三运算放大器AR3的同相输入端分别通过电阻R4、电阻 R8与电阻 R11接地，电阻R3、电阻 R7、电阻 R12分别连接第一运算放大器AR1、第二运算放大器AR2、第三运算放大器AR3的输出与第四运算放大器AR4、第五运算放大器AR5、第运算放大器AR6的同相输入端，第四运算放大器AR4、第五运算放大器AR5、第六运算放大器AR6的同相输入端分别通过电容C9、电容C12、电容C15接地，第四运算放大器AR4、第五运算放大器AR5、第六运算放大器AR6的输出分别接单片机U1的三个内部A/D转换器ADC7、ADC6、ADC5。

所述的输出控制电路由第一三极管Q4、第二三极管Q5、第三三极管Q6，电阻R13—电阻R18，第三二极管D3、第四二极管 D4，输出状态显示灯D5及电容C19、C20组成，所述第一三极管Q4、第三三极管Q6为NPN型，第二三极管Q5为PNP型，第一三极管Q4通过串联的电阻R13、电阻R14接地，串联的电阻R13、电阻R14的连接点接单片机U1的一输出脚PB0，第一三极管Q4的发射极与第三三极管Q6的基极通过电阻R15接地，输出状态显示灯D5的负极接第一三极管Q4的集电极，其正极分别通过电阻R17、电阻R18接第二三极管Q5的发射极与基极，第二三极管Q5的发射极接24V电源，并通过电容C20接地，二极管D4接在第二三极管Q5的发射极、集电极间，其集电极输出第一电平控制信号OUTPUT1，并通过电容C19接地，二极管D3、电阻R16并联接在第三三极管Q6的集电极与地之间，第三三极管Q6的集电极输出第二电平控制信号OUTPUT2。

本发明所提供的包装盒纸检测技术工作原理如下所述：当被检测的包装盒纸从设置在三个不同位置的第一、第二、第三光耦的发光管与收光管之间正常通过时，三个光耦的收光管不受光，检测电路无控制指令输出；当被检测的包装纸出现错位、裂断、褶皱时，第一、第二、第三光耦三路检测信号中出现一路异常或多路异常，信号经过第一、第二、第三放大、隔离电路实时采集、线性放大、逻辑处理，送到单片机电路进行集中信息处理后向输出控制电路输出控制指令，形成两路电平控制信号输出，通过生产线上的控制器和执行器停止主机和包装盒纸系统的工作（检测反应时间≤0.1秒），以确保盒纸和包装质量，降低包装材料消耗和产品的浪费。

本发明所提供的包装盒纸检测电路创新点是：（1）用途广泛，产品兼容性强，检测品种齐全，各种规格的包装盒纸均可检测；（2）简洁实用的电路设计和先进集成芯片的选用，使检测电路具有高灵敏度、高精度和稳定可靠的特性；（3）单片机技术的运用，达到多点检测、实时采集、速度快、抗干扰和处理能力强的效果。

本发明所提供的包装盒纸检测电路可有效检测自动化快速生产线包装盒纸质量和供纸状态，当包装盒纸质量和供纸状态出现问题时，能立即发现并发出控制信号同时停止主机和供纸系统的工作，避免事故。

附图说明

图1为本发明所提供的包装盒纸检测电路的原理框图；

图2-1是为本发明所提供的包装盒纸检测电路提供工作电源的电源电路原理图；

图2-2是本发明所提供的包装盒纸检测电路原理图；

图2-3是本发明所提供的包装盒纸检测电路中单片机电路的复位电路原理图；

图2-4是本发明所提供的包装盒纸检测电路中单片机电路的程序下载器。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的实施。

图1为本发明所提供的包装盒纸检测电路的原理框图。由图1可知，本发明所提供的包装盒纸检测电路是由第一、第二、第三光耦，第一、第二、第三放大、隔离电路，单片机电路、输出控制电路组成，所述第一、第二、第三光耦的输出接第一、第二、第三放大、隔离电路，第一、第二、第三放大、隔离电路的输出接单片机电路，单片机电路的输出接输出控制电路。图2-1、图2-2、图2-3、图2-4是本发明所提供的包装盒纸检测电路的一个实施例的电原理图。参见图2-1，本发明中的电源电路由三端稳压电路片Q28、二极管D1、D24，滤波电容 C1—C6构成电源电路，为包装盒纸检测电路提供工作电压，该电源电路采用了反极性保护、双电容滤波，保证电源电压的平稳无干扰。

图2-2是本发明所提供的包装盒纸检测电路原理图，图2-3、图2-4分别为本发明所提供的包装盒纸检测电路中单片机电路的复位电路与程序下载器。参见图2-2—图2-4，包装盒纸检测电路中单片机电路由单片机U1、外部振荡电路、复位电路组成，所述外部振荡电路由晶体振荡器Y1及电容C16、C17构成；复位电路由电阻R19、电容C18、二极管D2构成。为方便下载程序，在单片机电路中设置了程序下载器X1。检测电路中第一光耦Q1、第二光耦Q2、第三光耦Q3收光管的集电极接+5V电源，发射极分别通过电容C8、电容C11及电容C14接地；所述第一、第二、第三放大、隔离电路分别由第一运算放大器AR1及电阻R1—电阻R4、电容C7构成的第一线形放大电路与由第四运算放大器AR4、电容C9构成的第一跟随器；由第二运算放大器AR2及电阻R5—电阻R8、电容C10构成的第二线性放大电路与由第五运算放大器AR5、电容C12构成的第二跟随器；由第三运算放大器AR3及电阻R9—电阻R12、电容C13构成的第三线性放大电路与由第六运算放大器AR6、电容C15构成的第三跟随器组成，在所述的第一、第二、第三线性放大电路中电阻 R2、电阻 R6、电阻 R10分别连接第一光耦Q1、第二光耦Q2、第三光耦Q3的发射极与第一运算放大器AR1、第二运算放大器AR2、第三运算放大器AR3的反相输入端，并联的电阻R1与电容C7，并联的电阻R5与电容C10，并联的电阻R9与电容C13分别接在第一运算放大器AR1、第二运算放大器AR2、第三运算放大器AR3的反相输入端与输出端之间，第一运算放大器AR1、第二运算放大器AR2、第三运算放大器AR3的同相输入端分别通过电阻R4、电阻 R8与电阻 R11接地，电阻R3、电阻 R7、电阻 R12分别连接第一运算放大器AR1、第二运算放大器AR2、第三运算放大器AR3的输出与第四运算放大器AR4、第五运算放大器AR5、第六运算放大器AR6的同相输入端，第四运算放大器AR4、第五运算放大器AR5、第六运算放大器AR6的同相输入端分别通过电容C9、电容C12、电容C15接地，第四运算放大器AR4、第五运算放大器AR5、第六运算放大器AR6的反相输入端与输出连接，第四运算放大器AR4、第五运算放大器AR5、第六运算放大器AR6的输出分别接单片机U1的三个内部A/D转换器ADC7、ADC6、ADC5。检测电路中的输出控制电路由第一三极管Q4、第二三极管Q5、第三三极管Q6，电阻R13—R18，二极管D3、二极管 D4，输出状态显示灯D5及电容C19、C20组成，所述第一三极管Q4、第三三极管Q6为NPN型，第二三极管Q5为PNP型，第一三极管Q4通过串联的电阻R13、电阻R14接地，串联的电阻R13、电阻R14的连接点接单片机U1的一位PB0，第一三极管Q4的发射极与第三三极管Q6的基极通过电阻R15接地，输出状态显示灯D5的负极接第一三极管Q4的集电极，其正极分别通过电阻R17、电阻R18接第二三极管Q5的发射极与基极，第二三极管Q5的发射极接24V电源，并通过电容C20接地，二极管D4接在第二三极管Q5的发射极、集电极间，其集电极通过电容C19接地，输出第一电平控制信号OUTPUT1，二极管D3、电阻R16并联接在第三三极管Q6的集电极与地之间，第三三极管Q6的集电极输出第二电平控制信号OUTPUT2。

检测电路中的第一、第二、第三光耦的发光管与收光管相向放在被检测包装盒纸的上下两侧，图中省略了三个光耦的发光管。

当被检测包装盒纸正常时，被检测包装盒纸从相向放置的第一、第二、第三光耦的发光管与收光管之间通过时，第一光耦Q1、第二光耦Q2、第三光耦Q3均不受光，第一运算放大器AR1、第二运算放大器AR2、第三运算放大器AR3输入信号均为低电平，第一、第二、第三放大、隔离电路向单片机U1输出三路信号均为高电平信号，单片机电路检测到这些信号后，由单片机U1的一输出脚PB0向输出控制电路输出低电平信号，此时第一三极管Q4、第二三极管Q5、第三三极管Q6均截止，输出状态显示灯D5不亮，第二三极管Q5的集电极输出的控制信号OUTPUT1为低电平，第三三极管Q6的集电极输出控制信号OUTPUT2为高电平，两路控制信号控制主机和供纸系统的工作。

当被检测包装盒纸出现异常时，被检测包装盒纸从相向放置的第一、第二、第三光耦的发光管与收光管之间通过时，第一光耦Q1、第二光耦Q2、第三光耦Q3有一路以上受光时，使第一、第二、第三运算放大器的输入信号有一路以上为高电平，第一、第二、第三放大、隔离电路向单片机U1输出三路信号中有一路以上为低电平，单片机电路检测到这些信号后，由单片机U1的一输出脚PB0向输出控制电路输出高电平信号，此时第一、第二、第三三极管Q4、Q5、Q6均导通，输出状态显示灯D5被点亮，第二三极管Q5的集电极输出的控制信号OUTPUT1为高电平，第三三极管Q6的集电极输出的控制信号OUTPUT2为低电平，两路控制信号控制主机和供纸系统的工作，避免包装事故。

本发明的电源电路中三端稳压电路片Q28采用LM7805，二极管D1采用IN4007，检测电路中第一、第二、第三光耦Q1、Q2、Q3采用P521，第一、第二、第三放大、隔离电路中第一—第六运算放大器AR1—AR6采用LMC6484四运放，单片机电路中单片机U1采用ATMEL公司90系列单片机，速度快、抗干扰和处理能力强。输出控制电路中第一、第三三极管Q4、Q6采用9013，第二三极管Q5采用9015。

本发明所提供的包装盒纸检测电路采用先进的光电检测技术，并对检测信号进行线性放大、隔离处理后，应用单片机处理器进行集中信息采集和处理，控制输出控制电路的工作，三点以上信号检测加两路控制电平信号的输出，具有高灵敏度、高精度稳定可靠等特点，杜绝了误检漏检的现象，同时现场调试快捷，安装维修方便，能满足高速自动化生产线供纸检测要求，保证在生产过程中能连续并高质量地输送包装用盒纸，保证和提高产品的包装质量，减少产品损失，降低材料消耗可实现对包装盒纸发生的错位、裂断、褶皱等的及时检测和有效地控制，保证生产线正常高速运转。

Claims

1.一种包装盒纸检测电路，由第一、第二、第三光耦，第一、第二、第三放大、隔离电路，单片机电路及输出控制电路组成，所述单片机电路由单片机（U1）、外部振荡电路、复位电路构成，所述外部振荡电路由晶体振荡器（Y1）及电容C16、电容C17构成；复位电路由电阻R19、电容C18、二极管D2构成，所述第一、第二、第三光耦的输出接第一、第二、第三放大、隔离电路，第一、第二、第三放大、隔离电路的输出接单片机电路，单片机电路的输出接输出控制电路，其特征是所述第一光耦（Q1）、第二光耦（Q2）、第三光耦（Q3）收光管的集电极接+5V电源，发射极分别通过电容C8、电容C11及电容C14接地；所述第一放大、隔离电路由第一运算放大器（AR1）及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C7构成的第一线形放大电路与由第四运算放大器（AR4）、电容C9构成的第一跟随器组成；第二放大、隔离电路由第二运算放大器（AR2）及电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C10构成的第二线性放大电路与由第五运算放大器（AR5）、电容C12构成的第二跟随器组成；第三放大、隔离电路由第三运算放大器（AR3）及电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C13构成的第三线性放大电路与由第六运算放大器（AR6）、电容C15构成的第三跟随器组成，所述电阻 R2、电阻 R6、电阻 R10分别连接第一光耦（Q1）、第二光耦（Q2）、第三光耦（Q3）的发射极与第一运算放大器（AR1）、第二运算放大器（AR2）、第三运算放大器（AR3）的反相输入端，并联的电阻R1与电容C7，并联的电阻R5与电容C10，并联的电阻R9与电容C13分别接在第一运算放大器（AR1）、第二运算放大器（AR2）、第三运算放大器（AR3）的反相输入端与输出端之间，第一运算放大器（AR1）、第二运算放大器（AR2）、第三运算放大器（AR3）的同相输入端分别通过电阻R4、电阻 R8与电阻 R11接地，电阻R3、电阻 R7、电阻 R12分别连接第一运算放大器（AR1）、第二运算放大器（AR2）、第三运算放大器（AR3）的输出与第四运算放大器（AR4）、第五运算放大器（AR5）、第六运算放大器（AR6）的同相输入端，第四运算放大器（AR4）、第五运算放大器（AR5）、第六运算放大器（AR6）的同相输入端分别通过电容C9、电容C12、电容C15接地，第四运算放大器（AR4）、第五运算放大器（AR5）、第六运算放大器（AR6）的输出分别接单片机（U1）的第一内部A/D转换器 (ADC7)、第二内部A/D转换器（ADC6）、第三内部A/D转换器（ADC5）。

2. 根据权利要求1所述的包装盒纸检测电路，其特征是所述的输出控制电路由第一三极管（Q4 ）、第二三极管（Q5 ）、第三三极管（Q6 ）、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、二极管D3、二极管D4、输出状态显示灯（D5）及电容C19、电容C20组成，所述第一三极管（Q4）、第三三极管（Q6）为NPN型，第二三极管（Q5）为PNP型，第一三极管（Q4）通过串联的电阻R13、电阻R14接地，串联的电阻R13、电阻R14的连接点接单片机（U1）的一输出脚（PB0），第一三极管（Q4）的发射极与第三三极管（Q6）的基极通过电阻R15接地，输出状态显示灯（D5）的负极接第一三极管（Q4）的集电极，其正极分别通过电阻R17、R18接第二三极管（Q5）的发射极与基极，第二三极管（Q5）的发射极接24V电源，并通过电容C20接地，二极管D4接在第二三极管（Q5）的发射极、集电极间，其集电极输出第一电平控制信号OUTPUT1，并通过电容C19接地，二极管D3、电阻R16并联接在第三三极管（Q6）的集电极与地之间，第三三极管（Q6）的集电极输出第二电平控制信号OUTPUT2。