鍛壓設備紅外安全保護電路的設計與制作

　　本制作利用紅外對射檢測模塊、語音錄放模塊及雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，設計制作了紅外安全保護裝置。它是利用人眼觀察不到的紅外線光束，組成無線區(qū)域檢測系統(tǒng)。當操作者的身體或身體的某一部位誤入正在工作的危險區(qū)域，遮住紅外光束時，紅外安全保護裝置立即動作，發(fā)出報警信號，同時使鍛壓設備立即制動停車，從而達到了對機械操作人員的保護作用。整個系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有安裝容易，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊。對光容易等特點。適合在沖壓機械，注塑機、剪板機等機床設備上安裝使用。

　　隨著工業(yè)技術的迅速發(fā)展，鍛壓設備由于具有通用性強、工作效率高、操作簡單等優(yōu)點，被廣泛應用于機械、電器、車輛、家電、造紙等加工行業(yè)中。由于鍛壓生產(chǎn)的快節(jié)拍和上下料頻繁，容易使操作者在精神和體力上的疲勞。在我國，每年由于鍛壓機械作業(yè)造成的人身傷亡事故多達數(shù)十萬起，直接經(jīng)濟損失上億元，給國家、社會、企業(yè)、受傷者個人及家庭帶來沉重的負擔和災難。因此，在鍛壓機床上設計安裝紅外安全保護裝置，是一項十分迫切而重要的事情。為了確保機械操作人員的人身安全，防止工傷事故的發(fā)生，本文利用紅外線對射檢測模塊、語音錄放模塊及雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，設計了紅外安全保護裝置，一旦操作者的手或身體的其它部位進入危險區(qū)域，遮斷了不可見紅外線光束，紅外保護系統(tǒng)立即動作，發(fā)出報警信號，同時使機床立即制動停車。

　　1電路工作原理

　　紅外安全保護裝置電路圖如下圖所示，電路主要由紅外發(fā)射模塊和接收模塊、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及語音錄放模塊幾部分組成。IC1-1～IC3-1(TX05C-1T)為紅外線發(fā)射模塊，IC1-2～IC3-2(TX05C-1R)為配套的紅外線接收模塊。當操作者未進入危險區(qū)域時，接收模塊接收到紅外發(fā)射模塊發(fā)射的紅外線信號并正確譯碼后。其0UT輸出端輸出低電平信號(小于0.1V)，8輸入端或非門/或門IC4(CC4078)的A、B、C輸入端為低電平，IC4的輸出端為低電平，雙穩(wěn)態(tài)電路IC5(CD4013)無輸出，晶體管VTl(9013)截止，繼電器KS(JZC-23F)處于釋放狀態(tài)，其常閉觸點閉合，鍛壓設備正常工作。如果有人的身體誤入危險區(qū)域，勢必會遮斷紅外線光束，只要IC1-2～IC3-2(TX05C-1R)中有一只沒有收到紅外指令，相應的紅外線接收模塊OUT輸出端輸出高電平信號(大于3.5V)，經(jīng)過IC4電路后，IC4(CC4078)的端輸出為高電平，由IC5(CD4013)組成的雙穩(wěn)態(tài)電路被觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，其Q1端輸出高電平，晶體管VT1導通，繼電器KS(JZC-23F)吸合。常閉觸點斷開，使機床設備立即制動停車，從而起到安全保護作用。同時晶體管VT2(9013)也導通。其集電極由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平。觸發(fā)語音錄放模塊IC6(BA9902)工作，播放事先錄制好的警示語句提醒機械操作人員注意。BA9902是一只最新語音錄放模塊，它配上兩只按鍵和一只揚聲器就可構(gòu)成一臺高音質(zhì)的語音錄放系統(tǒng)。錄音時，用揚聲器作話筒，按下S1(REC)錄音鍵，電路進入錄音狀態(tài)，錄音指示燈(LED)亮，直至存儲器錄滿或松開REC鍵。放音方法有兩種：一種是輕觸S2(PLAY)鍵語音錄放模塊進入放音狀態(tài)，直至放音結(jié)束。另一種放音方法是用脈沖觸發(fā)，低電平有效。在自動控制系統(tǒng)中，用脈沖觸發(fā)放音，可省去放音按鍵S2。

　　2紅外線發(fā)射、接收模塊結(jié)構(gòu)

　　本制作關鍵器件是紅外發(fā)射、接收模塊TX05C-1，它是天津特新電子廠最新開發(fā)生產(chǎn)的一種紅外發(fā)射與接收模塊，用該模塊可組成對射式電子開關?；驹硎抢萌搜塾^察不到的紅外線光束，組成無線區(qū)域檢測系統(tǒng)，當人或物體遮住紅外光束時，接收模塊會自動輸出高電平信號，進而帶動繼電器或其它機構(gòu)動作。達到預期效果。由于TX05C-1模塊內(nèi)部含有專用密碼調(diào)制電路，故其不受外界光線或其它電路的干擾，具有很高的可靠性和抗干擾能力，可廣泛用于電子計數(shù)、自動控制、安全防范等產(chǎn)品中。TX05C-1分發(fā)射(TX05C-1T)、接收(TX05C-1R)兩個模塊，采用數(shù)字編碼技術，當遇到強光干擾或用光源進行解密時，接收模塊的檢測電路將發(fā)出報警，而電路不會動作，這一設計使得電路具有較強的抗干擾能力。發(fā)射模塊TX05C-1T的工作電壓為5～12V，工作電流為16～70mA，有效作用距離為3～7m。接收模塊的內(nèi)部電路設有微功耗穩(wěn)壓電路，其功耗極小，工作電壓為7-12V，在接收到發(fā)射模塊發(fā)出的信號并正確譯碼時，其工作電流為1mA，在譯碼錯誤時，工作指示燈閃爍發(fā)光。接收電路引出一條線纜，以便引入電源和輸出信號，其中紅色芯線接電源正極，白色芯線為信號輸出0UT端，屏蔽層(銅網(wǎng))接電源負極。發(fā)射和接收模塊的外形尺寸為32mm×46mm×17mm，外部裝有工作指示燈，內(nèi)部原理圖如下圖所示。

　　紅外安全保護裝置是利用紅外對射檢測模塊、語音錄放模塊及雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，制作的紅外安全保護裝置。它利用人眼觀察不到的紅外線光束，組成無線區(qū)域檢測系統(tǒng)，當操作者的身體或身體的某一部位誤入正在工作的危險區(qū)域、遮住紅外光束時，紅外安全保護裝置會立即動作，發(fā)出報警信號，同時使鍛壓設備立即制動停車，從而達到了對工作人員的保護作用。整個系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有安裝容易，性能穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)緊湊，等特點。適合在沖壓機械，注塑機、剪板機等機床設備上安裝使用。裝置由于采用了數(shù)字編碼技術及紅外調(diào)制技術，它不僅能抗可見光干擾，而且不影響人的視線，利于操作，因此，具有良好的應用前景。