CN113504747A - 一种螺丝整列机的光耦控制检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺丝整列机的光耦控制检测设备，包括MCU、三级管Q1、电阻R1、发射管、电源端VCC、接地端GND、电阻R2和接收管；MCU的IO1口通过导线与三极管的基级电性连接，所述三极管的发射极上连接有电源端VCC，所述三极管的集电极上通过导线与电阻R1电性连接；本发明通过相应设置，在发射光耦工作电流变大之后，对应发射功率也随之加大，对接收光耦来说，自然接收到发射光耦的值就越多，降低了光耦上有灰尘堆积对检测的影响；使接受光耦的反应更加灵敏，从而检测螺丝的值更加稳定，解决了检测端口有灰尘堆积时的误判问题；而且更改之后检测范围扩大到0‑5V，判定门限大于1V，使MCU的判定更为稳定。
Description
技术领域
本发明属于光耦控制领域，涉及螺丝整列机的螺丝检测技术，具体是一种螺丝整列机的光耦控制检测设备。
背景技术
在螺丝整列机控制领域，使用红外发射和接收光耦来检测特定位置有没有螺丝到位。现有的方案是直接给发射光耦通过电阻降压后通电，然后检测接收光耦的电压来判定有没有螺丝到相应位置的方法来实现对螺丝的检测。现有方案的不足在于：1，直接通电的方式导致发射光耦的寿命减短，衰减加快。2，为了保证光耦的使用寿命，就必须加大电阻值，降低光耦的电流，从而导致设备长期运行过程中有灰尘堆积的状态下检测螺丝错位，不准确。
为了解决这一技术问题，现提供一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺丝整列机的光耦控制检测设备。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种螺丝整列机的光耦控制检测设备，包括包括MCU、三级管Q1、电阻R1、发射管、电源端VCC、接地端GND、电阻R2和接收管；
MCU的IO1口通过导线与三极管的基级电性连接，所述三极管的发射极上连接有电源端VCC，所述三极管的集电极上通过导线与电阻R1电性连接；所述电阻R1的另一端通过导线电性连接有发射管，所述发射管另一端连接接地端GND；
MCU的IO2口连接在节点一上，该节点一位于电阻R2和接收管的集电极之间，接收管另一端接地，即为通过导线与接地端GND电性连接；电阻R2另一端与电源VCC电性连接。
进一步地，所述MCU用于对电源进行占空分析操作，具体操作步骤为：
步骤一：借助MCU的控制端口IO1发出占空比方波，占空比具体数值为预设值一；
步骤二：MCU对光耦的电源进行对应的占空比控制，此时在发射光耦的工作时间存在对应占空比部分的停止状态，即在三极管打开的时间段光耦工作，关闭的时间段光耦是不通电状态；
步骤三：使发射光耦工作在开关状态，降低光耦电源的电阻R1的电阻值来加大发射光耦的电流；
步骤四：接收管接收到发射光耦的值，根据接收到的值进行螺丝检测分析，具体分析步骤为：
在两个光耦之间有螺丝遮挡的时候，发射管即发射光耦发射的红外光被螺丝挡住，当接收光耦即为接收管接收到的光耦值，比发射光耦的光耦值低且差值超过X1时，判定存在螺丝；X1预设数值，且0<X1<发射光耦的光耦值。
进一步地，预设值一具体取值选用50％。
进一步地，步骤三中的R1的取值为未采用占空比控制之前的三分之一。
进一步地，所述MCU用于对电源进行占空分析操作之前还会进行占空比试验分析，具体分析操作为：
S1：选定初始占空比一为Z1，初始占空比二为Z2；Z1和Z2均为预设数值；
S2：根据初始占空比一进行工作，此时采用核定电阻值的电阻R1；在VCC＝5V的情况下，计算发射光耦的电流值；并持续采用该状态下工作，得到发射光耦的发热值，发热值具体为：
测定初始时发射光耦的温度，当其升高的温度达到T1时，T1为预设值，得到升高T1温度的时间，将其数值标记为发热值；
S3：之后进行螺丝检测分析，并核验结果，当结果错误时，自动排出本条占空比；
S4：之后采用初始占空比一进行工作，采用步骤S2-S3的原理完成检测；
S5：之后利用将初始占空比一和初始占空比二的均值作为新的实时占空比；
S6：重新代入S4的原理完成检测；当三条结果都未排出时自动将发热值高的两个重新标记为初始占空比一和初始占空比二；直到最终得到的最高的发热值位于预设值X2到X3之间时，且X2<X3；；经过大量实验，最终选定得到的占空比为百分之五十。
本发明的有益效果：
检测螺丝的原理就是两个光耦之间有螺丝遮挡的时候，发射光耦的红外光被螺丝挡住，接收光耦完全接收不到或者接收降低，接收值反应到MCU/IO2的值为0-5V的电压变化值，在检测不同类型的螺丝的时候变化值不同，现有的技术方案在最小尺寸的螺丝检测方面灵敏度和准确率不高，是因为接收光耦的反应给MCU的电压范围太低，约0-1.2V，具体判定门限大于0.7V；
本发明通过相应设置，在发射光耦工作电流变大之后，对应发射功率也随之加大，对接收光耦来说，自然接收到发射光耦的值就越多，降低了光耦上有灰尘堆积对检测的影响；使接受光耦的反应更加灵敏，从而检测螺丝的值更加稳定，解决了检测端口有灰尘堆积时的误判问题；而且更改之后检测范围扩大到0-5V，判定门限大于1V，使MCU的判定更为稳定。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的MCU的IO1口处接线图；
图2为本发明的MCU的IO2口处接线图。
具体实施方式
一种螺丝整列机的光耦控制检测设备，包括MCU、三级管Q1、电阻R1、发射管、电源端VCC、接地端GND、电阻R2和接收管；
如图1所示，MCU的IO1口通过导线与三极管的基级电性连接，所述三极管的发射极上连接有电源端VCC，所述三极管的集电极上通过导线与电阻R1电性连接；所述电阻R1的另一端通过导线电性连接有发射管，所述发射管另一端连接接地端GND；
如图2所示，MCU的IO2口连接在节点一上，该节点一位于电阻R2和接收管的集电极之间，接收管另一端接地，即为通过导线与接地端GND电性连接；电阻R2另一端与电源VCC电性连接；
所述MCU用于对电源进行占空分析操作，具体操作步骤为：
步骤一：借助MCU的控制端口IO1发出占空比方波，占空比具体数值为预设值一，此处选用50％；
步骤二：MCU对光耦的电源进行50％的占空比控制，此时在发射光耦的工作时间有一半时间是停止状态，即在三极管打开的时间段光耦工作，关闭的时间段光耦是不通电状态；直接的延长了光耦的工作寿命时间
步骤三：使发射光耦工作在开关状态，同时降低光耦电源的电阻R1的电阻值来加大发射光耦的电流；原先的设计在VCC＝5V的情况下，R1的取值是330Ω，理论计算发射光耦的电流约11mA；在采用50％占空比控制之后，R1的取值目前使用的为100R，理论计算发射光耦的电流值约37mA，电流值提升了3倍多；
光耦的电流值，设计取值取决于这个发射光耦的电流最大规格，例如本案例中的光耦最大电流规格为50mA，任何的应用场合都不应该超过这个参数值。那为什么原先电源不加控制的时候这个光耦的电流只用到11mA而不敢再加大了呢，是因为原先光耦电源不受控制，只要在通电状态下光耦是长期一直工作，只要一加大光耦的工作电流，长期一直持续通电的情况下，光耦还是有一定的发热情况，就会导致光耦失效，降低寿命，而本案提出的光耦控制上采用50％占空比，占空比芯片也可根据实际需求可调，不一定是50％，可以更大，也可以减小，控制之后，发射光耦至少有一半的时间是在停止工作状态，故而可以加大电流而不用担心光耦的发热和寿命问题。
步骤四：接收管接收到发射光耦的值，根据接收到的值进行螺丝检测分析，具体分析步骤为：
在两个光耦之间有螺丝遮挡的时候，发射管即发射光耦发射的红外光被螺丝挡住，当接收光耦即为接收管接收到的光耦值，比发射光耦的光耦值低且差值超过X1时，判定存在螺丝；X1预设数值，且0<X1<发射光耦的光耦值；
具体表现为在接收光耦完全接收不到或者接收降低时判定存在螺丝，接收值反应到MCU/IO2的值为0-5V的电压变化值，在检测不同类型的螺丝的时候变化值不同；
在发射光耦工作电流变大之后，对应发射功率也随之加大，对接收光耦来说，自然接收到发射光耦的值就越多，降低了光耦上有灰尘堆积对检测的影响；使接受光耦的反应更加灵敏，从而检测螺丝的值更加稳定，解决了检测端口有灰尘堆积时的误判问题。
检测螺丝的原理就是两个光耦之间有螺丝遮挡的时候，发射光耦的红外光被螺丝挡住，接收光耦完全接收不到或者接收降低，接收值反应到MCU/IO2的值为0-5V的电压变化值，在检测不同类型的螺丝的时候变化值不同，现有的技术方案在最小尺寸的螺丝检测方面灵敏度和准确率不高，是因为接收光耦的反应给MCU的电压范围太低，约0-1.2V，具体判定门限大于0.7V，而更改之后检测范围扩大到0-5V，判定门限大于1V，使MCU的判定更为稳定。
所述MCU用于对电源进行占空分析操作之前还会进行占空比试验分析，具体分析操作为：
S1：选定初始占空比一为Z1，初始占空比二为Z2；Z1和Z2均为预设数值；
S2：根据初始占空比一进行工作，此时采用核定电阻值的电阻R1；在VCC＝5V的情况下，理论计算发射光耦的电流值；并持续采用该状态下工作，得到发射光耦的发热值，发热值具体为：
测定初始时发射光耦的温度，当其升高的温度达到T1时，T1为预设值，得到升高T1温度的时间，将其数值标记为发热值；
S3：之后进行螺丝检测分析，具体原理依据上述，并核验结果，当结果错误时，自动排出本条占空比；
S4：之后采用初始占空比一进行工作，采用步骤S2-S3的原理完成检测；
S5：之后利用将初始占空比一和初始占空比二的均值作为新的实时占空比；
S6：重新代入S4的原理完成检测；当三条结果都未排出时自动将发热值高的两个重新标记为初始占空比一和初始占空比二；直到最终得到的最高的发热值位于预设值X2到X3之间时，且X2<X3；；经过大量实验，最终选定得到的占空比为百分之五十。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种螺丝整列机的光耦控制检测设备，其特征在于，包括包括MCU、三级管Q1、电阻R1、发射管、电源端VCC、接地端GND、电阻R2和接收管；
MCU的IO1口通过导线与三极管的基级电性连接，所述三极管的发射极上连接有电源端VCC，所述三极管的集电极上通过导线与电阻R1电性连接；所述电阻R1的另一端通过导线电性连接有发射管，所述发射管另一端连接接地端GND；
MCU的IO2口连接在节点一上，该节点一位于电阻R2和接收管的集电极之间，接收管另一端接地，即为通过导线与接地端GND电性连接；电阻R2另一端与电源VCC电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种螺丝整列机的光耦控制检测设备，其特征在于，所述MCU用于对电源进行占空分析操作，具体操作步骤为：
步骤一：借助MCU的控制端口IO1发出占空比方波，占空比具体数值为预设值一；
步骤二：MCU对光耦的电源进行对应的占空比控制，此时在发射光耦的工作时间存在对应占空比部分的停止状态，即在三极管打开的时间段光耦工作，关闭的时间段光耦是不通电状态；
步骤三：使发射光耦工作在开关状态，降低光耦电源的电阻R1的电阻值来加大发射光耦的电流；
步骤四：接收管接收到发射光耦的值，根据接收到的值进行螺丝检测分析，具体分析步骤为：
在两个光耦之间有螺丝遮挡的时候，发射管即发射光耦发射的红外光被螺丝挡住，当接收光耦即为接收管接收到的光耦值，比发射光耦的光耦值低且差值超过X1时，判定存在螺丝；X1预设数值，且0<X1<发射光耦的光耦值。
3.根据权利要求2所述的一种螺丝整列机的光耦控制检测设备，其特征在于，预设值一具体取值选用50％。
4.根据权利要求2所述的一种螺丝整列机的光耦控制检测设备，其特征在于，步骤三中的R1的取值为未采用占空比控制之前的三分之一。
5.根据权利要求2或3任一项所述的一种螺丝整列机的光耦控制检测设备，其特征在于，所述MCU用于对电源进行占空分析操作之前还会进行占空比试验分析，具体分析操作为：
S1：选定初始占空比一为Z1，初始占空比二为Z2；Z1和Z2均为预设数值；
S2：根据初始占空比一进行工作，此时采用核定电阻值的电阻R1；在VCC＝5V的情况下，计算发射光耦的电流值；并持续采用该状态下工作，得到发射光耦的发热值，发热值具体为：
测定初始时发射光耦的温度，当其升高的温度达到T1时，T1为预设值，得到升高T1温度的时间，将其数值标记为发热值；
S3：之后进行螺丝检测分析，并核验结果，当结果错误时，自动排出本条占空比；
S4：之后采用初始占空比一进行工作，采用步骤S2-S3的原理完成检测；
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