自制光電計數器演示儀

劉永順

摘 要：提出了一種用TX05D、CD4026和數碼管等設計制作光電計數器的方案，詳細闡述了部分電路的工作原理及制作、調節和使用方法.

關鍵詞：光電計數器;TX05D;CD4026;演示儀

文章編號：1008-4134（2019）15-0050? ? 中圖分類號：G633.7? ? 文獻標識碼：B

?? ? ? 1 電路工作原理

光電計數器電路原理圖如圖1所示.該電路由信號檢測（TX05D）、整形（VT1）、計數（CD4026）和顯示（數碼管）四部分電路組成.? 接通電源后，按一下復位按鈕SW，計數裝置即復零等待計數.TX05D向外發出紅外線，當前方一定范圍沒有障礙物時，TX05D收不到反射回來的紅外線，這時TX05D的OUT端輸出低電平，三極管VT1截止，其集電極為高電平，即標號為“C”的集成計數器CD4026的CP端為高電平，而CD4026只有在CP端輸入脈沖上升沿的作用下才能開始計數，所以此時沒有計數輸出.當有障礙物經過TX05D前方一定范圍時，TX05D發射的紅外線有一小部分被障礙物反射回來，經與模塊內發光管同向并排的光敏三級管接收，并轉換為同頻率的電信號，并由TX05D內部進行一系列的放大、解調、整形、比較處理，最后從其OUT端輸出高電平，從而使VT1導通，VT1集電極為低電平，即標號為“C”的集成計數器CD4026的CP端為低電平，當障礙物再次離開檢測區域時，標號為“C”的集成計數器CD4026的CP端又為高電平，這樣其CP端輸入由低電平跳變為高電平，作用至標號為“C”的集成計數器CD4026的輸入（1腳），其計數為“1”，數碼管顯示為“001”.同理計數至“10”時，標號為“C”的集成計數器CD4026的CO端輸出進位脈沖，使十位上的標號為“B”的集成計數器CD4026計數為“1”，當十位計數到“10”時，標號為“B”的集成計數器CD4026的CO端又輸出進位脈沖，使百位上的標號為“A”的集成計數器計數“1”，以此類推.隨著計數脈沖的輸入，各位集成計數器不斷計數并逐漸進位，實現計數的全過程.此集成計數器的計數顯示范圍為“0～999”.當計數量較大時，可以根據需要增加計數裝置的位數，增加一組集成計數器CD4026和數碼管就可以增加一位計數顯示（后一位集成計數器CD4026的CO端接高一位CD4026的CP端）.

2 主要元器件及其主要功能

IC1采用紅外線反射開關TX05D，它是一種一體化的紅外線發射、接收器件，其內部包含紅外線發射、接收及信號放大與處理電路，能夠以非接觸形式檢測出前方一定范圍內的人或物體，并轉換成高電平信號輸出，可廣泛應用在各種自動檢測、自動控制等裝置中，主要用來檢測前方障礙物.

A、B、C是CD4026十進制計數器/脈沖分配器（七段譯碼輸出），分別直接驅動LED數碼管D、E、F顯示計數.

A和D的標號相同的端相連（例如AD1等），B和E的標號相同的端相連，C和F的標號相同的端相連.

三極管VT1用的是NPN型小功率的9014，這里起脈沖整形作用.

R1～R3用RTX-1/8W電阻，其阻值分別為：R1=9.1kΩ;R2=2.4kΩ;R3=470kΩ.

SW為常閉型按鈕開關，平時閉合，使CR端（復零端，15腳）接地為低電平，計數器等待計數，此時若有輸入計數脈沖即進行計數.當按動SW使其觸點斷開時，CR端通過電阻R3接電源正端為高電平，計數器復零.光電計數器實物如圖2所示.

3 制作、調節、使用方法

光電計數器結構示意圖如圖3所示.考慮到有些中學物理老師設計制作印制電路板有些困難，為了降低制作難度，也可以按照電路原理圖1，在“面包板”上插元件和導線制作，或者在帶有銅箔條“萬能試驗板”上插元件和導線（用導線把CD4026和數碼管的相同標號端連接），然后焊接制作.

另外，也可以制作顯示2位數字的電路（把電路圖1中的模塊A和D去掉）或顯示多位數字的電路（增加相應模塊）.

該光電計數器由Vcc=5V直流穩壓電源供電，可以用實驗室現有的直流穩壓電源.在傳送帶（可以用手拉一張紙代替）旁按照圖3安裝該裝置后，為了提高靈敏度，應用“一字”起子調節TX05D側面靈敏度調節電位器，調整最佳檢測距離（5～120cm）.一般以傳送帶上有產品通過TX05D正前方一定范圍時，其側面動作指示燈能夠亮為準.

該光電計數器具有成本低、制作容易、計數準確等特點，特別適合一些中學演示實驗用，同時也適合企業產品自動計數使用.

參考文獻：

[1] 孫余凱.傳感器應用電路300例[M].北京：電子工業出版社，2008.