《模电课程设计-纸张厚度检测电路设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模电课程设计-纸张厚度检测电路设计.doc（13页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、电子技术基础（模拟部分）课外实践课题名称：纸张厚度检测电路 张骏0862310129 徐伟0862310128 朱昊进0862310131计算机及信息工程学院 通信工程1班指导老师：江冰完成时间：2009年12月24日关键词： 纸张厚度 电压比较器Key Words: Paper thickness Voltage comparator Amplifier circuit摘要：纸张厚度检测是保证纸张品质的重要部分。本文将介绍一种基于LM339电压比较器的纸张厚度检测电路，它能够解决如何快速有效的检测纸张厚度，以提高实际生产中产品的检测效率。Summary: Paper thickness de
2、tection is an important part to keep the quality of the paper. This passage will introduce a common circuit of paper thickness detection based on LM339 voltage comparator, which can solve the problem that how to detect the quality of the paper quickly and effectively, that to improve the efficiency
3、of detection in the practical production.目 录 Content前言 关键词 2 摘要 2目录 3正文电路研究意义 4应用价值 4总体方案框架图 4原电路分析 4Electronic Workbench 模拟 5方法对比 6参考文献 9附件电路原理图 10元器件清单 10实物照片 11LM339电压比较器介绍 11电路研究意义：掌握该纸张厚度检测电路能够使学生更加深入的理解LM339电压比较器的原理，提升对于该电压比较器的实际应用能力。应用价值：纸张厚度检测电路广泛的应用于造纸、印刷等行业的自动控制电路及各种控制光线强弱的电路，对于产品的生产自动化，工作
4、效率和产品品质有着极为重要的作用。总体方案框架图：原电路分析：该纸张厚度检测电路由三部分组成：电源供电电路（黄框）、红外检测电路（蓝框）和控制执行电路（红框）。电源供电电路（黄框）由电源变压器T、整流二极管VD1VD4、滤波电容器C1C3和三端稳压器IC2等组成。交流220V电压经T降压、VD1VD4整流、IC2稳压及C1C3滤波后，产生12V直流电压，供给红外检测电路和控制执行电路。红外检测电路（蓝框）由红外线发射二极管VL1、红外线接收二极管VL2、运算放大集成电路IC1及有关外围元件组成。控制执行电路（红框）由晶体管V1、V2和继电器K1、K2等组成。 红外线发射管VL1发出的红外光透过
5、纸张后，被光敏二极管VL2接收。当纸张较厚时，透射后的光线强度较弱，VL2的导通能力较弱，导通内阻较大，使IC1的4脚、7脚电压变高，当两脚电压超过5脚的基淮电压时，2脚输出低电平，使晶体管V1导通，发光二极管VL3点亮，继电器K1动作，使控制纸张较厚的电路工作。反之，纸张较薄时，IC1的7脚、4脚电压变低，当两脚电压低于6脚的基准电压时，1脚输出低电平，使晶体管V2导通，发光二极管VL4点亮，继电器K2动作，使控制纸张较薄的电路工作。IC1的5脚、6脚的电压分别由电位器RP1和RP2调节。Electronics Workbench模拟方案对比(-郭伟，赖万昌，程锋-成都理工大学核技术与自动化
6、工程学)实验21材料与仪器材料：709m-2静电复印纸(规格：182257rem)；809m胶版印刷纸(规格：393268mm)；1209m。2铜版纸(规格：443298turn)；Fezn合金板。仪器：IED-2000P型手提式多元素x射线荧光分析仪；Si-PIN电致冷半导体探测器(FWHM为186eV59keY)；同位素源采用。甲u。22最佳测量条件的选择221特征荧光吸收法的最佳测量条件试验选择zr。特征线在纸张中的吸收来测量纸张的厚度。在放射源和探测器的相对位置不变的情况下，实际测量合金板位置改变与ZmK。特征荧光计数之间的关系。实验表明：源样距为910mm时，ZnK。特征荧光0柏玫最
7、大，故测量删翅券醐耐羊距为9mm。所有测量均在同条件下进行，室内温度保持在25；对入射射线采用书11rIuIl的准直器进行准直；调整源土亏探测器的l立置，使0。为650；每个相揪I上量5次，单次222反散射法的最佳测量条件同样采用对合金板样品的测量，在放射源和探测器的相对位置不变的情况下，实际测量合金板位置改变与散射射线计数之间的关系。当源样距为89mm时，散射射线计数最大，测量时选择源样距为9mm；0：为65。A，其他条件同上。23样品制备与仪器标定利用厚度仪(仪器符合IS0534、GBT4513、QBT1055标准)测量所有纸张样品的厚度，作为实验的参考值，每一类型的纸张任意选取5张作为标
8、准样品。将所有纸张加工成规格为99cm的纸片，其中同材质的待测纸张若干张。采用相对分析方法，通过测量作为标准样品的纸张来标定X射线荧光分析仪。1)特征荧光吸收法的标定公式为：其中，a，b分别为标定系数；厶(d)和厶(0)可直接测量。通过测量标准样品，拟合求出系数a，b，然后根据(3)式则可测量待测纸张的厚度。2)反散射法的标定公式为：其中，C为标定系数；尽(dm目为纸层达到饱合厚度所记录的计数率；砖(d)和匙(o)可直接测量。通过测量标准样品，拟合求出系数C，然后根据(4)式则可测量待测纸张的厚度。24数据获取采用成都微子科技有限公司编制的XRF解谱软件解析本次实验中有关特征线的净强度计数率。
9、3测量的准确性和精密度测量结果如下表所示，采用特征荧光吸收法,对于709m2静电复印纸的厚度测量相对偏差小于47，对于809,m-2胶版印刷纸、1209m1铜版纸相对偏差则分别小于46和13；测量铜版纸时的平均相对误差仅为1o，显然测量的准确性好于前两种纸张。反散射法对于静电复印纸、胶版印刷纸以及铜版纸的厚度测量相对偏差分别小于61、42TgI 63。这说明两种方法对于纸张厚度测量都具有较高的准确性。测量数据的分散性反映了测试方法和仪器的稳定性圜，实验中对两种方法，分别进行试验。重复测量8次。在测量厚度不同的纸张样品时，两种方法所测量数据的相对标准偏差均小于35，数据的重现性很好，表明两种测量
10、方法的精密度较高。限于篇幅不再赘述。通过测量的准确性和精密度试验得出：所采用的IED-2000P型XRF分析仪性能很稳定，采用特征荧光吸收法和反散射法对于纸张厚度的检测具有很高的优越性。4结论实验表明：1)x荧光方法测纸张厚度具有方法简单、干扰少等优点，空气扰动对测量结果几乎没有影响；2)x荧光方法测量的纸张面积范围可达dp40mm，因而检测结果的代表性好，测量精度可满足生产要求；3)如改用x光管作为激发源，则分析速度可提高10-100倍；4)采用特征荧光方法测量厚度应该注意计算特征谱线选择的问题，以及由此导致对测量结果的影响；5)实验所采用的8日Pu活度虽仅为30mCi，测量过程还是应该注意
11、辐射安全，具体的做法是：在安装、检查放射源时应避免用手直接接触放射源的活性部分，尽可能缩短操作时间，减少直接照射时间，另外在可能的情况下，配置和使用防护设备；6)实验是IED-2000P型XRF分析仪在纸张厚度测量上的首次应用，为下一步开展x荧光方法在线测试系统的研制提供了参考参考文献 Reference维库电子市场网http:/ 赖万昌 程锋_成都理工大学核技术与自动化工程学院_2007 26(6)_文章编号：10016309(2007)06007703 附 件 Accessories1. 电路原理图2. 元器件清单R1R6选用14W碳膜电阻器或金属膜电阻器。VD1VD6均选用1N4007型
12、硅整流二极管。VL1选用电视机遥控器用红外发射管；VL2选用与VL1配套的红外光敏二极管；VL3选用5mm的红色发光二极管；VL4选用5mm的绿色发光二极管。V1和V2选用59012或58550型硅PNP型晶体管。IC1选用LM339型四比较器集成电路；IC2选用LM7812型集成稳压器。K1、K2均选用直流12V小型继电器。T选用8W、二次电压为12V的电源变压器。电路调试元器件安装无误后，取一张厚度标准的纸，放在VL1与VL2之间，先调节电位器RP1至VL3发光、K1动作。然后回调电位器RP1，使VL3熄灭。再调节电位器RP2，当VL4发光、K2动作后，适量回调电位器RP2，使VL4熄灭。
13、由此可见，检测灵敏度与电位器RP1、RP2的回调量有关。3. 实物照片ZBH-4纸与纸板厚度测定仪 参数触压力 （10010）kPa 接触面积 （2005）mm2 测量范围 （04）mm，分度值0.01mm、0.001mm 测量面平行度 0.005mm 示值误差 0.0025mm或0.5 示值变动性 0.0025mm或0.5 外形尺寸（长宽高） 233mm160mm120mm 质量 约5.5kg 4. LM339电压比较器介绍 LM339电压比较器芯片内部装有四个独立的电压比较器，是很常见的集成电路。利用lm339可以方便的组成各种电压比较器电路和振荡器电路。 LM339的特点和一些参数：1）
14、电压失调小，一般是2mV；2）共模范围非常大，为0v到电源电压减1.5v；3）他对比较信号源的内阻限制很宽；4）LM339 vcc电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为1V-18V；5）输出端电位可灵活方便地选用。6）差动输入电压范围很大，甚至能等于vcc；四电压比较器LM339简介 LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：1）失调电压小，典型值为2mV；2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为1V-18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很大，为0（Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6）输出端电位
15、可灵活方便地选用。 LM339集成块采用C-14型封装，外型及管脚排列如图。由于LM339使用灵活，应用广泛，所以世界上各大IC生产厂、公司竟相推出自己的四比较器，如IR2339、ANI339、SF339等，它们的参数基本一致，可互换使用。LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端
16、开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。LM339可构成 单限比较器、 迟滞比较器 、双限比较器（窗口比较器） 、振荡器等。LM339还可以组成高压数字逻辑门电路，并可直接与TTL、CMOS电路接口。- 13 -