基于单片机的光电长度计量系统设计

　　1 概述

　　我国十二五电网发展的总体目标，到2015 年，建成坚强的西北、东北送端电网和三华特高压受端电网，电网优化配置资源能力大幅提高。基本形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破。电网建设的规模和发展方式的重大改变，都将给行业带来巨大的市场需求和创新空间。未来 10年，我国线缆行业发展速度将会以高于 GDP的速度发展，达到 8%-10%及以上。

　　随着线缆缆的需求量增大，简单易行线缆的测量成为供方和需方的一个需要解决的实际问题。光电侧米计量系统是一种有效的测量电线、电缆长度的新型系统，它能在电线、电缆的生产线和复绕状态下对电线、电缆进行有效的长度测量和定长控制，从而实现电线、电缆的高精度测量和控制。光电米测试仪作为一种有效的高精度的计量仪表，已经广泛的应用于电线、电缆，工矿企业、纺织，影印，印染，皮革绸缎，布匹，钢材，塑料薄膜，地毯制作等行业，是一种适合与现代工业生产的新型测量设备。

　　2 系统总体设计

　　系统设计思路是开关机按钮、增加、减少、单位长度光电传感器采用反射式光电开关电路，为了提高光电开关对环境杂散光的抗干扰性能，利用调制技术对光电开关电路的电源进行500Hz 频率调制，使得这些电路工作时的状态受到功能信号和调制信号的二维约束，实现功能电路性能的唯一性的同时，又提高了它的抗干扰能力和实用性;500Hz 调制信号由单片机提供，工作时，功能信号传送给单片机，它根据增加和减少的预置测试长度进行数字显示，并驱动吐线电机转动吐线，数字显示数字开始递减，当吐线长度等于原预置长度时，吐线电机停转，单片机输出信号驱动电剪剪断线体，同时发出“滴滴”声告知完成。

　　3 系统电路设计

　　电源电路设计根据系统电路正常工作所需的额定电源电压分析后进行优化进行分析可知，CPU 电源和周边电路采用 5VDC 电流300mADC，负载电源采用 24VDC/300MA，根据以上分析，选用AC/DC 电源模块 LH20 -10D0524-03 ，特点是 220V/50Hz 供电，两路直流输出5VDC/24VDC, 若该产品采用直流24CDC 供电时可选择两套方案，其电源电路可选择 DC/DC 电源模块 PWB4805LT-1W5;电路原理图如图 4

　　图中 U1 光电开关单元电路用于开机/待机功能控制电路，ajkonzhi2 端子单片机输入500Hz 信号驱动光电开关器件 U1 发光二极管，使他产生发射一个光脉冲串，当反射物体置于光电开关器件 U1 上方合适位置时，光脉冲串经反射物体将光反射给 U1 光电三极管转换成功能控制电信号传送给CPU, 同理，U2(加)、U3(减)、U4(线单位长度脉冲发生电路)的工作原理类同，其目的是为了避免电器开关易磨损和产生干扰。电路参数计算，由于电路单元电路的类同性，所以以U1、Q1、Q17 组成的单元电路为设计目标，计算如下，根据光电开关电路 U1 的发光二极管、R5、Q17 的集电极、发射机构成的回路列KVL 方程，已知条件：该支路工作在数字开关状态，电源电压5V,支路电流 10mA(由光电开关器件的参数决定，并设光电开关器件的发光二极管的工作电压为VF)，R5 电路参数由下(1)、(2)计算;