一种自动化履带传送机及其计数器的设计与实现

皮 梁 陈爱华

（江西冶金职业技术学院，江西 新余 338000）

0 引言

自动化履带传送机主要用于钢铁、煤炭、水泥、港口和电力等工厂中型、重型散状物料的输送，由于履带传送货物具有输送机动力消耗低、输送量大、运行可靠、质量轻，便于移动、维修方便等诸多优点，在很多中小型企业及物流企业的中大型物料输送过程中也开始广泛应用，是当前工厂车间散状物料输送的主要方式[1-3]。输送机在输送物料的同时，还须设置计数器，对输送的物料进行准确计数。部分中小型企业，特别是小型企业在对中大型物料进行传送过程中，并不要求物料传送机的计数器具有很高的控制性能，更多的是考虑成本控制，要求物料传送机具有工作稳定可靠、价格低廉及易于维护等特点。针对以上应用场景，该文设计研究了一种自动化履带传送机模型及其计数器样机，该自动化履带传送机及其计数器由机架、履带、简述马达、传送辊、皮带轮、遥控器、对衬式红外传感器和数码管等组成。通过遥控器控制传送履带的正反转，进而实现运输履带输送物料的功能，在履带输送物料的过程中，由红外传感器及计数器电路对自动履带上的物料进行计数，同时由数码管显示物料数值。

1 系统功能设计要求

1.1 功能要求

该自动化履带传送机及其计数器模型由机架、履带、简述马达、传送辊、皮带轮、遥控器及计数硬件电路等组成。手动或遥控器控制简述马达的正反转，通过皮带轮传动，依靠履带和皮带轮张紧时产生的摩擦力，带动传送辊转运，传送辊再带动履带移动实现对物料的传送，在履带传送物料的过程中，每个物料依次在同一方向穿过红外发射、接收系统，形成计数脉冲，计数脉冲经过逻辑电路的加工、计数，再通过数码管显示输送物料的数量，实现对物料的自动计数功能。同时，该自动化履带传送机及其计数器具有手动复位、清零、自动计数、达到设置计数值后自动停车、紧急停车等功能。

1.2 系统工作原理及流程

该自动化履带传送机及其计数器模型通过变压、整流、滤波和稳压4 个环节，将220 V 交流电降为交流12 V，再经过桥式整流电路将12 V 交流电整流为直流12 V，使用瓷片电容进行滤波，同时由稳压芯片LM7809 进行稳压，输出稳定12 V 直流电。系统模型工作时绿色LED 发光，当物料经过红外发射与接收系统时，555 计数脉冲电路启动工作开始计数，物料计数以先进后出的形式，通过红外装置形成一个计数单位。同时，计数器显示电路通过2 个数码管显示物料通过的数量，可显示“00～99”的数值。

2 硬件电路设计

2.1 元器件选择

该文所述的自动化履带传送机及其计数器由机械部分和硬件电路部分组成，机械部分由机架、履带、简述马达、传送辊及皮带轮等组成，电路部分主要由三端正电源稳压模块IC1（LM7809）、555 定时器IC2（NE555）、十进制可逆计数器IC3、IC4（CD40110）、晶体三极管VT1（9014）、对衬式红外发射器及接收管VDT、共阴极数码管DSH1、DSH2、发光二极管LED1、绿色发光二极管（电源指示灯）及相关电阻按钮等元器件组成。主要电气元器件如下。

2.1.1 三端正电源稳压模块（LM7809）

三端正电源稳压模块主要用于稳定直流电压，稳定输出电压为正9 V，最大输出电流1.5 A。

2.1.2 555定时器（NE555）

555 定时器是一种中规模集成电路，它将模拟与逻辑功能巧妙地组合在一起，具有结构简单、使用电压范围宽、工作速度快、定时精度高、驱动能力强等优点[4-5]。

2.1.3 十进制可逆计数器（CD40110）

十进制可逆计数器（CD40110）具有加减计数，计数器状态锁存，七段显示译码等功能。

2.1.4 对衬式红外发射器及接收管

对衬式红外发射器及接收管是利用红外线作为介质的一种测量工具，通过红外线发射管在一定范围内向外发射光线，从而达到控制信号的作用。

2.1.5 共阴极数码管

共阴极数码管由8 个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。通常，公共阴极接低电平（一般接地），其他管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。

2.2 系统电路原理图

根据电路拟实现的功能，选择电气元器件并确定其参数值，绘制电路原理图，使用Protel DXP2004 电子设计软件搭建自动化履带及其计数器电路原理图模型，如图1 所示。

3 系统调试

3.1 自动化履带及其计数器实物模型

使用电子仿真软件Proteus 对该自动化履带及其计数器进行电子仿真，结果显示简述马达及计数器电路可以实现预期功能。组装机架、履带、简述马达、传送辊及皮带轮等机械部件，应用Protel DXP2004电子设计软件制作PCB电路印制电路板模型，完成电子电气元器件选型并参照PCB 印制电路板模型，使用单层板完成计数器电路焊接组装，制作自动化履带及其计数器实物模型。

3.2 系统调试

系统工作时，按下手动启动按键或遥控启动按钮，马达启动并带动履带传动，进而输送物料移动，同时计数器IC3、IC4的5 脚高电平复位，两个数码管显示“00”。物料经过红外传感器VDT 时，555 定时器的2、6 脚为低电平，3 脚输出高电平，发光二极管LED1 得电发亮，脉冲输入，反映物料到达。同时，晶体三极管VT1 导通，其集电极输出低电平，当物料从红外传感器VDT 中抽出，晶体三极管VT1 的集电极恢复高电平，产生一个正脉冲，代表检测物料一次，该脉冲加至计数器IC3 的CP 端，数码管显示数值“01”，物料依次送入送出，数码管累加显示，直至计数器设定值已计满，不再接受计数，设定计数值范围为“0～99”。若需重复计数，须手按复位键清零，方可继续计数。

图1 自动化履带及其计数器电路原理图

4 结语

通过电子仿真，搭建履带传送机及其计数器并运行实验，该自动化履带传送机及其计数器能自动实现物料的输送并实现对物料的计数，具有手动复位、清零、达到计数值后自动停车、紧急停车等功能，满足了预期的功能要求。同时，该自动化履带传送机及计数器系统机械结构简单，计数器电路部分所选用电气元器件技术成熟、制造成本低廉，运行稳定可靠。适用于中小型工厂自动化履带传送物料及物料计数工作，可有效替代部分人工，有利于提高企业生产率。同时，该自动化履带计数器存在一定的改进潜力，如增大数显范围、与可编程控制器或其他控制系统进行自动化联网等，使其应用领域进一步拓宽。