CN205192453U - 一种利用超声波测量卷烟机盘纸直径的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用超声波测量卷烟机盘纸直径的装置，包括超声波安装架、超声波测量装置外壳、超声波发射电路、超声波接收电路、温度报警电路和微处理器，所述的超声波安装架安装在盘纸滚轴上方，所述的超声波发射电路、超声波接收电路、温度报警电路和微处理器封装在超声波测量装置外壳内；首先，本实用新型减少了传感器电路的使用，避免了由于使用传感器而导致的测量精度不准确的问题；其次，本实用新型的超声波发射电路结构简单，元器件价格便宜，元器件的维修更换成本比较小，并且可靠耐用，不易损坏；本实用新型整体采用模块化设计，结构简单，价格低廉，稳定性高，可以很好的避免由于卷烟生产的复杂生产环境而对测量结果带来的影响。

Description

一种利用超声波测量卷烟机盘纸直径的装置

技术领域

本实用新型涉及卷烟机盘纸搭接直径测量装置，尤其涉及一种利用超声波测量卷烟机盘纸直径的装置。

背景技术

传统的卷烟机盘纸搭接系统由盘纸测速、盘纸直径判断和盘纸搭接控制三部分组成，其中盘纸直径判断由上位和下位两个电传感器和传感器信号处理单元组成，但是用电感传感器进行接触测量的方法,存在很多弊端，一方面，用电传感器进行接触测量时，对环境要求较高，但是卷烟车间生产情况复杂，很可能影响传感器的可靠性；另一方面，直径传感器属于敏感元器件，容易损坏，同时维修起来也很麻烦，甚至没办法维修，这就给卷烟生产带来了很大的麻烦。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用超声波测量卷烟机盘纸直径的装置，用以解决传统的卷烟机盘纸直径测量装置中由于使用电传感器而带来的传感器可靠性不高和传感器容易损坏的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种利用超声波测量卷烟机盘纸直径的装置，包括超声波安装架、超声波测量装置外壳、超声波发射电路、超声波接收电路、温度报警电路和微处理器；所述的超声波发射电路、超声波接收电路、温度报警电路和微处理器封装在超声波测量装置外壳内，所述的超声波测量装置外壳上开设有超声波发射头安装孔和超声波接收头安装孔，所述的超声波安装架安装在盘纸滚轴上方，超声波测量装置外壳设置在超声波安装架上，且开设有超声波发射头安装孔和超声波接收头安装孔的一侧朝向卷烟机盘纸；

所述的超声波发射电路由超声波发射头、三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻组成，三极管的基极通过第一电阻接信号输入端，三极管的射极通过第二电阻接地，三极管的集电极接电源，第三电阻的第一端接信号输入端，第三电阻的第二端接电源，超声波发射头的第一端接信号输入端，超声波发射头的第二端接三极管的射极；

所述的超声波接收电路包括超声波接收头、CX20106A芯片和CX20106A芯片的外围电路，超声波接收头的第一引脚连接CX20106A的第一引脚，超声波接收头的第二引脚接地，超声波接收头第一引脚与第二引脚之间还连接有第一电容；CX20106A的第二引脚通过第四电阻和第二电容组成的串联网络接地，CX20106A的第三引脚通过第三电容接地，CX20106A的第四引脚接地，CX20106A的第五引脚通过第五电阻接电源，CX20106A的第六引脚通过第四电容接地，第七电阻的第一端接CX20106A的第七引脚，第七电阻的第二端连接第五电容左极板，CX20106A的第七引脚还通过第六电阻连接超声波接收电路的信号输出端，CX20106A的第八引脚通过第五电容接地；

所述的温度报警电路包括DS18B20芯片及外围电路，还包括声光报警装置，DS18B20芯片的第一引脚接地，DS18B20芯片的第二引脚接信号输入端，DS18B20芯片的第三引脚接电源，第八电阻并联在DS18B20芯片的第二引脚与第三引脚之间，声光报警装置的输入端与微处理器的输出端连接；

超声波发射电路的信号输入端与微处理器的输出端连接，超声波接收电路的信号输出端与微处理器的输入端连接，所述的超声波发射头和超声波接收头分别设置在超声波发射头安装孔和超声波接收头安装孔内。

所述的三极管采用PNP型9012三极管。

所述的微处理器采用AT89C52单片机。

所述的超声波发射头采用TCT40-16T，所述的超声波接收头采用TCT40-16R。

首先，本实用新型采用超声波测距的方法，减少了传感器电路的使用，避免了由于卷烟生产的复杂环境而造成的传感器测量精度不准确的问题；其次，本实用新型的超声波发射电路结构简单，元器件价格便宜，元器件的维修更换成本比较小，并且可靠耐用，不易损坏；再次，本实用新型还采用了CX20106A接收芯片及其外围电路作为超声波接收电路，CX20106A接收芯片具有很强的抗干扰能力，在CX20106A接收芯片的内部还集成了放大、滤波和整形电路，封装之后体积小，价格便宜，更换起来非常简便；最后，本实用新型整体采用模块化设计，结构简单，价格低廉，稳定性和精确度都很高，可以很好的避免由于卷烟生产的复杂生产环境而对测量结果带来的影响。

附图说明

图1为本实用新型所述的超声波安装架的示意图；

图2为本实用新型所述的超声波发射电路的示意图；

图3为本实用新型所述的超声波接收电路的示意图；

图4为本实用新型所述的温度报警电路的示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，所述的利用超声波测量卷烟机盘纸3直径的装置，包括超声波安装架1、超声波测量装置外壳、超声波发射电路、超声波接收电路、温度报警电路和微处理器，所述的微处理器采用AT89C52单片机；

所述的超声波安装架1安装在盘纸滚轴2上方，所述的超声波发射电路、超声波接收电路、温度报警电路和微处理器封装在超声波测量装置外壳内，所述的超声波测量装置外壳上开设有超声波发射头安装孔和超声波接收头安装孔，所述的超声波安装架1安装在盘纸滚轴上方，超声波测量装置外壳设置在超声波安装架1上，且开设有超声波发射头安装孔和超声波接收头安装孔的一侧朝向卷烟机盘纸3；

所述的超声波发射电路由超声波发射头Q1、三极管BJT、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3组成，三极管BJT的基极通过第一电阻R1接信号输入端，三极管的射极通过第二电阻R2接地，三极管的集电极接电源，第三电阻R3的第一端接信号输入端，第三电阻R3的第二端接电源，超声波发射头Q1的第一端接信号输入端，超声波发射头Q1的第二端接三极管BJT的射极，所述的超声波发射头Q1采用TCT40-16T，所述的三极管BJT采用PNP型9012三极管；

所述的超声波接收电路包括超声波接收头Q2、CX20106A芯片和CX20106A芯片的外围电路，超声波接收头Q2的第一引脚连接CX20106A的第一引脚，超声波接收头Q2的第二引脚接地，超声波接收头Q2第一引脚与第二引脚之间还连接有第一电容C1；CX20106A的第二引脚通过第四电阻R4和第二电容C2组成的串联网络接地，CX20106A的第三引脚通过第三电容C3接地，CX20106A的第四引脚接地，CX20106A的第五引脚通过第五电阻R5接电源，CX20106A的第六引脚通过第四电容C4接地，第七电阻R7的第一端接CX20106A的第七引脚，第七电阻的第二端连接第五电容C5左极板，CX20106A的第七引脚还通过第六电阻R6连接超声波接收电路的信号输出端，CX20106A的第八引脚通过第五电容C5接地，所述的超声波接收头Q2采用TCT40-16R；

所述的温度报警电路包括DS18B20芯片及外围电路，还包括声光报警装置，DS18B20芯片的第一引脚接地，DS18B20芯片的第二引脚接信号输入端，DS18B20芯片的第三引脚接电源，第八电阻R8并联在DS18B20芯片的第二引脚与第三引脚之间，声光报警装置的输入端与AT89C5单片机的P0.0端口连接，声光报警装置的输入端与AT89C5单片机的输出端连接；

超声波发射电路的信号输入端与AT89C52单片机的P0.0端口连接，超声波接收电路的信号输出端与AT89C52单片机的P3.2输入端连接，所述的超声波发射头4和超声波接收头5分别设置在超声波发射头安装孔和超声波接收头安装孔内。

在使用本电路时，首先打开电源，AT89C52单片机的P0.0端口直接向超声波发射电路的信号输入端发送40HZ的输入信号，输入信号经过三极管BJT放大后，驱动超声波发射头TCT40-16T内的压电晶片超声波换能器产生超声波，由于超声波安装架1设置在盘纸滚轴2的上方，所以超声波遇到盘纸3之后反射被超声波接收头Q2TCT40-16R接收；由于卷烟车间的生产环境等原因可能会导致超声波在传输过程中被衰减或者掺杂过多噪声，所以为了检测的灵敏度和精确度，必须对超声波接收头5接收的信号进行处理；本实用新型采用CX20106A接收芯片以及CX20106A接收芯片的外围电路，CX20106A接收芯片具有很强的抗干扰能力，在CX20106A接收芯片的内部还集成了放大、滤波和整形电路，所以，CX20106A接收芯片已经广泛的应用到了超声波接收处理电路之中，属于现有成熟技术，这里就不再赘述；同时，因为卷烟生产均为长时间生产，所以长时间的运行必将导致超声波测量卷烟机盘纸3直径的电路中的元器件发生温度变化，而温度变化又将直接影响测量精度，所以本实用新型还采用了温度报警电路，所述的温度报警电路使用温度芯片DS18B20作为温度传感器，DS18B20芯片支持“一线总线”的接口，同时DS18B20芯片的温度测量范围大、精度高，并且抗干扰能力强，所以非常适合在卷烟生产车间使用，能够随时检测到精确的温度信号，并且将温度信号通过AT89C52单片机的P0.0端口发送给单片机供单片机处理（利用DS18B20芯片配合单片机进行温度测量属于现有成熟技术，在这里不再赘述），当温度超过卷烟机行业的标准温度时，AT89C52单片机就控制声光报警电路发出声光报警；CX20106A接收芯片对接收到的超声波信号进行放大、滤波和整形之后，将这个超声波信号由超声波接收电路的信号输出端输出至AT89C52单片机的P3.2接口，AT89C52单片机接收到这个信号之后，利用超声波测距技术，通过超声波传播距离等于超声波传播的时间乘以速度计算后（超声波测距技术是成熟技术，已经被大家广泛的应用到了测距领域），即可测得超声波安装架1与盘纸3表面之间的实时距离；由于超声波安装架1与盘纸滚轴2轴心的距离为定值，所以只需用超声波安装架1与盘纸滚轴2轴心的距离值减去超声波安装架1与盘纸3表面之间的实时距离即可得到盘纸3的实时直径（在单片机内进行减法运算属于现有成熟技术），当AT89C52单片机判断出盘纸3直径达到卷烟行业规定的标准值后，就会给盘纸3搭接控制电路一个启动信号，启动盘纸3搭接。

首先，本实用新型采用超声波测距的方法，减少了传感器电路的使用，避免了由于卷烟生产的复杂环境而造成的传感器测量精度不准确的问题；其次，本实用新型的超声波发射头4结构简单，元器件价格便宜，元器件的维修更换成本比较小，并且可靠耐用，不易损坏；再次，本实用新型还采用了CX20106A接收芯片及其外围电路作为超声波接收头5，CX20106A接收芯片具有很强的抗干扰能力，在CX20106A接收芯片的内部还集成了放大、滤波和整形电路，封装之后体积小，价格便宜，更换起来非常简便；最后，本实用新型整体采用模块化设计，结构简单，价格低廉，稳定性和精确度都很高，可以很好的避免由于卷烟生产的复杂生产环境而对测量结果带来的影响。

Claims (4)

1.一种利用超声波测量卷烟机盘纸直径的装置，其特征在于：包括超声波安装架、超声波测量装置外壳、超声波发射电路、超声波接收电路、温度报警电路和微处理器；所述的超声波发射电路、超声波接收电路、温度报警电路和微处理器封装在超声波测量装置外壳内，所述的超声波测量装置外壳上开设有超声波发射头安装孔和超声波接收头安装孔，所述的超声波安装架安装在盘纸滚轴上方，超声波测量装置外壳设置在超声波安装架上，且开设有超声波发射头安装孔和超声波接收头安装孔的一侧朝向卷烟机盘纸；

所述的超声波发射电路由超声波发射头、三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻组成，三极管的基极通过第一电阻接信号输入端，三极管的射极通过第二电阻接地，三极管的集电极接电源，第三电阻的第一端接信号输入端，第三电阻的第二端接电源，超声波发射头的第一端接信号输入端，超声波发射头的第二端接三极管的射极；

所述的超声波接收电路包括超声波接收头、CX20106A芯片和CX20106A芯片的外围电路，超声波接收头的第一引脚连接CX20106A的第一引脚，超声波接收头的第二引脚接地，超声波接收头第一引脚与第二引脚之间还连接有第一电容；CX20106A的第二引脚通过第四电阻和第二电容组成的串联网络接地，CX20106A的第三引脚通过第三电容接地，CX20106A的第四引脚接地，CX20106A的第五引脚通过第五电阻接电源，CX20106A的第六引脚通过第四电容接地，第七电阻的第一端接CX20106A的第七引脚，第七电阻的第二端连接第五电容左极板，CX20106A的第七引脚还通过第六电阻连接超声波接收电路的信号输出端，CX20106A的第八引脚通过第五电容接地；

所述的温度报警电路包括DS18B20芯片及外围电路，还包括声光报警装置，DS18B20芯片的第一引脚接地，DS18B20芯片的第二引脚接信号输入端，DS18B20芯片的第三引脚接电源，第八电阻并联在DS18B20芯片的第二引脚与第三引脚之间，声光报警装置的输入端与微处理器的输出端连接；

超声波发射电路的信号输入端与微处理器的输出端连接，超声波接收电路的信号输出端与微处理器的输入端连接，所述的超声波发射头和超声波接收头分别设置在超声波发射头安装孔和超声波接收头安装孔内。

2.根据权利要求1所述的一种利用超声波测量卷烟机盘纸直径的装置，其特征在于：所述的三极管采用PNP型9012三极管。

3.根据权利要求1所述的一种利用超声波测量卷烟机盘纸直径的装置，其特征在于：所述的微处理器采用AT89C52单片机。

4.根据权利要求1所述的一种利用超声波测量卷烟机盘纸直径的装置，其特征在于：所述的超声波发射头采用TCT40-16T，所述的超声波接收头采用TCT40-16R。