CN107300574A - 电容式槽形薄膜厚薄变化检测传感器 - Google Patents

电容式槽形薄膜厚薄变化检测传感器 Download PDF

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Abstract

电容式槽形薄膜厚薄变化检测传感器，包括振荡发生电路、检测电极采集电路、运算比较输出电路、二级电压放大电路、数码管显示电路、晶体管输出NPN、PNP电路、电源电路、稳压电路及分压电路。本发明提供了一种电容式槽形厚薄变化检测传感器，其利用电容式检测原理进行标签检测，工作频率高，可稳定检测含金属部分的标签，可根据检测标签的厚度调整放大倍数，且具有灵敏度手动调节和显示功能，还可按键切换常开常闭，使用方便。

Description

电容式槽形薄膜厚薄变化检测传感器
技术领域
本发明涉及传感器领域，特别是电容式槽形厚薄变化检测传感器。
背景技术
标签传感器是自动贴标机上的重要设备，在贴标机运行中，标签传感器负责检测标签间隙并准确输出信号，供机械控制部分工作。目前，随着日化产品的日益精益化，高端化包装、透明标签、透明烫金标签、透明烫银标签及铝箔标签等金属透明标签应用越来越多，市面上现有的产品里用红外光电式检测的标签传感器检测不了透明标签；差分式电容式标签传感器能检测透明标签，但如果标签上有烫金或烫银部分时，会输出错误信号；超声波标签传感器利用声波传送的时间和强弱来判断，存在着响应时间慢，精度略低等缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种电容式槽形厚薄变化检测传感器，其利用电容式检测原理进行标签检测，工作频率高，可稳定检测含金属部分的标签，且具有灵敏度手动调节和显示功能，使用方便，可检测纸质标签，PVC标签，透明标签，烫金标签，烫银标签，铝箔标签等各种标签。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：电容式槽形薄膜厚薄变化检测传感器，包括传感器电路，所述传感器电路包括振荡发生电路、检测电极采集电路、运算比较输出电路、二级电压放大电路；所述振荡发生电路包括电感L1的端子1-4、电容C8、电容C9、极性电容C11、电阻R12及三极管T2组成的振荡电路，所述振荡电路通过电感L1与检测电极采集电路耦合连接，并在电感L1的端子5-7、端子6-8上产生感应电压；所述检测电极采集电路包括电感L1的端子5-8及电容传感器，所述电容传感器包括可调电容SHIFT、感应电极电容CE2、整流器DC1及整流器DC2；电感L1的端子5、端子6与运算比较输出电路连接；所述运算比较输出电路包括运算比较器U2，所述运算比较器U2的6脚连接二级电压放大电路；所述二级电压放大电路，包括运算放大器U1A和运算放大器U1B，所述运算放大器U1B的输出端输出检测信号；
其中，电感L1的端子1-4与电容C8、电容C9、电阻R12及三极管T2组成周期500纳秒的震荡电路，在电感L1的端子5-7、端子6-8上产生周期相同的感应电压，500纳秒周期和电容C8、电容C9、电阻R12的参数有关，工作效率高，能够满足现代高速贴标机的高速使用要求和高精度要求；可调电容SHIFT的电容值可通过手动旋钮进行调节，从而调节了传感器的灵敏度；可调电容SHIFT固定时，当有检测标签通过感应电极端时，感应电极电容CE2的电极端介质厚度发生变化，电极端对地组成电容的容量也随之发生变化，当可调电容SHIFT与感应电极电容CE2的两个电容值不等时，在电感L1的端子5、端子6上产生电压差，电极端介质厚度变化越大，产生的电压差越大，经运算比较器U2比较放大，输出到运算放大器U1A和运算放大器U1B再次放大，放大后得到的检测信号输出给显示控制芯片U3处理；
所述三极管T2的型号为MMBT5551；所述运算比较器U2的型号为AD620；可调电容SHIFT为精密可调电容，所述整流器DC1、整流器DC2的型号为BAS70-04；所述运算放大器U1A、运算放大器U1B的型号为AD822。
作为本发明的进一步改进：电容式槽形厚薄变化检测传感器还包括数码管显示电路，所述数码管显示电路包括单片机放大倍数设置芯片P1、显示控制芯片U3、数码管SMG1及按键开关S1，所述单片机放大倍数设置芯片P1连接显示控制芯片U3，所述显示控制芯片U3的2脚通过电阻R13接收检测信号，显示控制芯片U3的6脚连接按键开关S1，显示控制芯片U3的5脚连接晶体管输出NPN、PNP电路并输出开关信号；
显示控制芯片U3驱动数码管SMG1，把检测信号用1-9,E0共10个量来显示，并向晶体管输出NPN、PNP电路输出开关信号；当没有标签通过电极端时，数码管SMG1显示1-3数字，当有标签通过时，数码管SMG1显示6-9,E0数字，清晰明了，便于使用观察；根据检测标签的厚度变化，通过设置按键开关S1可选取不同的放大倍数，也可更改输出的常开常闭；所述显示控制芯片U3的型号为STM8S003F3P6，数码管SMG1的型号为2821B。
作为本发明的进一步改进：电容式槽形厚薄变化检测传感器还包括晶体管输出NPN、PNP电路，所述晶体管输出NPN、PNP电路包括芯片P2、三极管T4、三极管T5、三极管T6、三极管T7及发光管LED1；所述芯片P2的3脚连接PNP输出电路，芯片P2的4脚连接NPN输出电路，所述发光管LED1为红光LED灯且串联在NPN输出电路中，当检测到标签时，红光LED灯亮，使用方便；所述晶体管输出NPN、PNP电路连接数码管显示电路并接收开关信号；其中，三极管T4的型号为D772，三极管T5的型号为S8550，三极管T6的型号为S8050，三极管T7的型号为D882。
作为本发明的进一步改进：电容式槽形厚薄变化检测传感器还包括供电电路，所述供电电路包括电源电路、稳压电路及分压电路；所述电源电路包括稳压芯片U4，稳压芯片U4的1脚接5V电源且通过电容C15连接稳压芯片U4的2脚，所述稳压芯片U4的2脚接地，稳压芯片U4的3脚连接8V电源且通过电容C16连接稳压芯片U4的2脚；所述稳压电路包括三极管T9及稳压管IC1；所述分压电路包括分压器U7，分压器U7的1-2脚接地，分压器U7的3脚接8V电源；所述稳压芯片U4的型号为L78L05，所述三极管T9的型号为D882，所述稳压管IC1的型号为TL431，所述分压器U7的型号为TLE2426。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：电容式槽形厚薄变化检测传感器，其利用电容式检测原理进行标签检测，工作频率高，可稳定检测含金属部分的标签，可根据检测标签的厚度调整放大倍数，且具有灵敏度手动调节和显示功能，还可按键切换常开常闭，使用方便，可检测纸质标签，PVC标签，透明标签，烫金标签，烫银标签，铝箔标签等各种标签。
附图说明
图1为本发明传感器电路的电路图。
图2为本发明数码管显示电路的电路图。
图3为本发明晶体管输出NPN、PNP电路的电路图。
图4为本发明供电电路的电路图。
具体实施方式
现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明：
实施案例一：参考图1，电容式槽形薄膜厚薄变化检测传感器，包括传感器电路，所述传感器电路包括振荡发生电路、检测电极采集电路、运算比较输出电路、二级电压放大电路；所述振荡发生电路包括电感L1的端子1-4、电容C8、电容C9、极性电容C11、电阻R12及三极管T2组成的振荡电路，所述振荡电路通过电感L1与检测电极采集电路耦合连接，并在电感L1的端子5-7、端子6-8上产生感应电压；所述检测电极采集电路包括电感L1的端子5-8及电容传感器，所述电容传感器包括可调电容SHIFT、感应电极电容CE2、整流器DC1及整流器DC2；电感L1的端子5、端子6与运算比较输出电路连接；所述运算比较输出电路包括运算比较器U2，所述运算比较器U2的6脚连接二级电压放大电路；所述二级电压放大电路，包括运算放大器U1A和运算放大器U1B，所述运算放大器U1B的输出端输出检测信号；
其中，电感L1的端子1-4与电容C8、电容C9、电阻R12及三极管T2组成周期500纳秒的震荡电路，在电感L1的端子5-7、端子6-8上产生周期相同的感应电压，500纳秒周期和电容C8、电容C9、电阻R12的参数有关，工作效率高，能够满足现代高速贴标机的高速使用要求和高精度要求；可调电容SHIFT的电容值可通过手动旋钮进行调节，从而调节了传感器的灵敏度；可调电容SHIFT固定时，当有检测标签通过感应电极端时，感应电极电容CE2的电极端介质厚度发生变化，电极端对地组成电容的容量也随之发生变化，当可调电容SHIFT与感应电极电容CE2的两个电容值不等时，在电感L1的端子5、端子6上产生电压差，电极端介质厚度变化越大，产生的电压差越大，经运算比较器U2比较放大，输出到运算放大器U1A和运算放大器U1B再次放大，放大后得到的检测信号输出给显示控制芯片U3处理；
所述三极管T2的型号为MMBT5551；所述运算比较器U2的型号为AD620；可调电容SHIFT为精密可调电容，所述整流器DC1、整流器DC2的型号为BAS70-04；所述运算放大器U1A、运算放大器U1B的型号为AD822。
参考图2，电容式槽形厚薄变化检测传感器还包括数码管显示电路，所述数码管显示电路包括单片机放大倍数设置芯片P1、显示控制芯片U3、数码管SMG1及按键开关S1，所述单片机放大倍数设置芯片P1连接显示控制芯片U3，所述显示控制芯片U3的2脚通过电阻R13接收检测信号，显示控制芯片U3的6脚连接按键开关S1，显示控制芯片U3的5脚连接晶体管输出NPN、PNP电路并输出开关信号；
显示控制芯片U3驱动数码管SMG1，把检测信号用0-9共10个量来显示，并向晶体管输出NPN、PNP电路输出开关信号；当没有标签通过电极端时，数码管SMG1显示0-3数字，当有标签通过时，数码管SMG1显示6-9数字，清晰明了，便于使用观察；根据检测标签的厚度变化，通过设置按键开关S1可选取不同的放大倍数，也可更改输出的常开常闭；所述显示控制芯片U3的型号为STM8S003F3P6，数码管SMG1的型号为2821B。
参考图3，电容式槽形厚薄变化检测传感器还包括晶体管输出NPN、PNP电路，所述晶体管输出NPN、PNP电路包括芯片P2、三极管T4、三极管T5、三极管T6、三极管T7及发光管LED1；所述芯片P2的3脚连接PNP输出电路，芯片P2的4脚连接NPN输出电路，所述发光管LED1为红光LED灯且串联在NPN输出电路中，当检测到标签时，红光LED灯亮，使用方便；所述晶体管输出NPN、PNP电路连接数码管显示电路并接收开关信号；其中，三极管T4的型号为D772，三极管T5的型号为S8550，三极管T6的型号为S8050，三极管T7的型号为D882。
参考图4，电容式槽形厚薄变化检测传感器还包括供电电路，所述供电电路包括电源电路、稳压电路及分压电路；所述电源电路包括稳压芯片U4，稳压芯片U4的1脚接5V电源且通过电容C15连接稳压芯片U4的2脚，所述稳压芯片U4的2脚接地，稳压芯片U4的3脚连接8V电源且通过电容C16连接稳压芯片U4的2脚；所述稳压电路包括三极管T9及稳压管IC1；所述分压电路包括分压器U7，分压器U7的1-2脚接地，分压器U7的3脚接8V电源；所述稳压芯片U4的型号为L78L05，所述三极管T9的型号为D882，所述稳压管IC1的型号为TL431，所述分压器U7的型号为TLE2426。
本发明的主要功能：电容式槽形厚薄变化检测传感器，其利用电容式检测原理进行标签检测，工作频率高，可稳定检测含金属部分的标签，可根据检测标签的厚度调整放大倍数，且具有灵敏度手动调节和显示功能，还可按键切换常开常闭，使用方便，可检测纸质标签，PVC标签，透明标签，烫金标签，烫银标签，铝箔标签等各种标签。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (4)

1.电容式槽形薄膜厚薄变化检测传感器，包括传感器电路，其特征在于：所述传感器电路包括振荡发生电路、检测电极采集电路、运算比较输出电路、二级电压放大电路；所述振荡发生电路包括电感L1的端子1-4、电容C8、电容C9、极性电容C11、电阻R12及三极管T2组成的振荡电路，所述振荡电路通过电感L1与检测电极采集电路耦合连接，并在电感L1的端子5-7、端子6-8上产生感应电压；所述检测电极采集电路包括电感L1的端子5-8及电容传感器，所述电容传感器包括可调电容SHIFT、感应电极电容CE2、整流器DC1及整流器DC2；电感L1的端子5、端子6与运算比较输出电路连接；所述运算比较输出电路包括运算比较器U2，所述运算比较器U2的6脚连接二级电压放大电路；所述二级电压放大电路，包括运算放大器U1A和运算放大器U1B，所述运算放大器U1B的输出端输出检测信号。
2.根据权利要求1所述的电容式槽形薄膜厚薄变化检测传感器，其特征在于：还包括数码管显示电路，所述数码管显示电路包括单片机放大倍数设置芯片P1、显示控制芯片U3、数码管SMG1及按键开关S1，所述单片机放大倍数设置芯片P1连接显示控制芯片U3，所述显示控制芯片U3的2脚通过电阻R13接收检测信号，显示控制芯片U3的6脚连接按键开关S1，显示控制芯片U3的5脚连接晶体管输出NPN、PNP电路并输出开关信号。
3.根据权利要求1所述的电容式槽形薄膜厚薄变化检测传感器，其特征在于：还包括晶体管输出NPN、PNP电路，所述晶体管输出NPN、PNP电路包括芯片P2及发光管LED1；所述芯片P2的3脚连接PNP输出电路，芯片P2的4脚连接NPN输出电路，所述发光管LED1为红光LED灯；所述晶体管输出NPN、PNP电路连接数码管显示电路并接收开关信号。
4.根据权利要求1所述的电容式槽形薄膜厚薄变化检测传感器，其特征在于：还包括供电电路，所述供电电路包括电源电路、稳压电路及分压电路；所述电源电路包括稳压芯片U4，芯片U4的1脚接5V电源且通过电容C15连接芯片U4的2脚，所述芯片U4的2脚接地，U4的3脚连接8V电源且通过电容C16连接芯片U4的2脚；所述稳压电路包括三极管T9及稳压管IC1；所述分压电路包括分压器U7，分压器U7的1-2脚接地，分压器U7的3脚接8V电源。
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