可逆计数器

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在日常生产和科研中,可逆计数器有着广泛地用途。这里介绍一种可以根据物体的不同运动方向而能自动进行加减计数的可逆计数器,它将给使用者带来更大的方便。该仪器采用了反射式红外光电传感器、CMOS集成电路和LED数码管等,所以体积小,重量轻,功耗低,适应电压范围宽,抗干扰能力强,显示醒目,便于读数。

图1为反射式红外光电传感器外形及结构图。这种传感器无触点,它将红外发光二极管和光敏三极管封装于一体,二者夹角为35度,其交点在距端面5毫米处。工作时红外发光二极管发出920微米波长的不可见红外光。光敏三极管截止时暗阻大于5MΩ;导通时亮阻小于500Ω。在其集电极和发射极间接有一只6800pF的抗干扰电容器。红外发光二极管发出的红外光若被前方物体阻挡,便被反射回来,照在光敏三极管上使光敏三极管导通;反之,若前方没有物体,光敏三极管便截止。

图1
图1 🔍原图 (483×325)

图2为可逆计数器电原理图。为使其具有自动可逆计数功能,安装传感器时需将二只传感器(GD1和GD2)并装在一起(见图3),且应距被测物体5—10毫米。

图2
图2 🔍原图 (1414×435)
图3
图3 🔍原图 (249×306)

当物体自上而下运动时,将首先挡住GD1,进而挡住GD1和GD2,然后仅挡住GD2,最后物体离开两只传感器。图4为物体运动时各点波形图。附表为各点的逻辑状态表。从图4和逻辑表中可以看出:每当物体自上而下运动一次,a3便输出一计数脉冲,而b3的输出状态不变;反之,若每当物体自下而上运动一次时,b3便输出一计数脉冲,而a3的输出状态不变。

图4
图4 🔍原图 (842×313)

图2中IC1为6反相器(CD4069),IC2为双D触发器(CD4013),IC3为2输入端4与门(CD4081),IC4、IC5为双时钟十进制可逆计数/译码/锁存/驱动器(CD40110)。在图2中仅画出二位计数,可根据需要将多块CD40110进行级联。

将a3和b3分别和计数电路的时钟脉冲输入端CU和CD相接。当CU端有上跳脉冲输入时,该计数器作加法计数;当CD端有上跳脉冲输入时,该计数器作减法计数。从而便实现了根据物体的不同运动方向而自动进行加减计数的可逆计数功能。

将CD40110的a-g7个输出端经限流电阻分别和共阴极的LED数码管a-g对应相接,计数器工作时,数码管便可显示出所计之数值。(田文俊 田华)