1、邏輯控制芯片的選擇
本項(xiàng)目中邏輯控制芯片用于接收傳感器反饋的輸入信號(hào)，并根據(jù)反饋信號(hào)輸出相應(yīng)控制信號(hào)給繼電器控制模塊，從而實(shí)現(xiàn)降低繞線圈轉(zhuǎn)速的目的。邏輯控制芯片 74LS21P 符合本項(xiàng)目控制要求。邏輯控制芯片 74LS21 為兩組 4 輸入端與門（正邏輯），其主要電氣特性的典型值為：tPLH 為 8 ns，tphl 為 10 ns，PD 為 9 mW，其邏輯關(guān)系如圖 3 所示。
圖 3 中，輸入電壓為 7 V，A~D 間電壓為 5.5 V，工作環(huán)境溫度為 0~70 ℃，存儲(chǔ)溫度為-65~150 ℃。
各功能如表 1 所示。
2、 繼電器模塊
本項(xiàng)目所采用的電磁式繼電器由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力作用下返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。
這樣吸合、釋放，就可達(dá)到在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。
對(duì)于繼電器的常開、常閉觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為常開觸點(diǎn)；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為常閉觸點(diǎn)。繼電器一般有兩股電路，即低壓控制電路和高壓工作電路。當(dāng)繼電器線圈兩端無(wú)電壓或電壓不夠時(shí)，繼電器的公共端（COM）與常閉端（NC）接通。當(dāng)繼電器線圈兩端電壓達(dá)到吸合時(shí)，繼電器的公共端（COM）與常開端（NO）接通，其原理如圖 4 所示。
圖 4 繼電器工作原理
在調(diào)試中，測(cè)得腳踏板中 Rp5 的電阻為 500 Ω。因此，為了控制繞線電機(jī)的速度，在繼電器控制模塊中聯(lián)入 2 個(gè)最大值為 1 000 Ω 的可調(diào)電阻 R1 和 R2。
3、紅外線數(shù)字避障傳感器
本項(xiàng)目選用了價(jià)格便宜、抗干擾性強(qiáng)、靈敏度高以及反應(yīng)快的反射式紅外線數(shù)字避障傳感器 ，博光-50NK，這是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器。檢測(cè)距離可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。該傳感器具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、價(jià)格便宜、易于裝配、使用方便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人避障、流水線計(jì)件等眾多場(chǎng)合。博光-50NK（NPN 型光電開關(guān)）其輸出狀態(tài)是 0、1，即數(shù)字電路中的高電平和低電平。沒檢測(cè)到物體時(shí)輸出高電平及 VCC，檢測(cè)到物體時(shí)輸出低電平及 0.7 V。
其電氣特性如下：工作電壓為 5 V，工作電流為 10 mA，信號(hào)輸出為 TTL 電平。感應(yīng)距離為 2~50cm。尺寸為 31 mm×25 mm×13 mm。接線圖時(shí)輸出信號(hào)需要加上拉電阻。特點(diǎn)為輸出信號(hào)穩(wěn)定，不受可見光影響，壽命長(zhǎng)。
4、聯(lián)機(jī)測(cè)試
通電源，當(dāng)按下安全防護(hù)裝置的開關(guān)按鍵，安全防護(hù)裝置紅色指示燈亮，兩繼電器紅色電源 LED 指示燈亮，處于常態(tài)（非動(dòng)作狀態(tài)），此時(shí)可調(diào)電阻 R1、R2 沒有串入腳踏調(diào)速回路，繞線機(jī)穩(wěn)定工作。
（1）當(dāng)操作工人將手移動(dòng)到次級(jí)紅外線數(shù)字避障傳感器檢測(cè)范圍時(shí)，次級(jí)繼電器動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)吸合，相對(duì)應(yīng)的黃色 LED 指示燈亮，這時(shí)腳踏調(diào)速回路中串入可調(diào)電阻 R1 使得總電阻增加，導(dǎo)致輸入到繞線變頻器的模擬電壓的電壓源 U 降低，繞線變頻器的頻率隨之降低，根據(jù)式（1）可知，繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 也隨之降低，即儲(chǔ)線環(huán)的轉(zhuǎn)速也就降低了，這時(shí)工人操作的安全性也就提高了。
（2）當(dāng)工人手繼續(xù)往儲(chǔ)線環(huán)移動(dòng)，進(jìn)入一級(jí)紅外線數(shù)字避障傳感器檢測(cè)范圍時(shí)，一級(jí)繼電器動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)吸合，黃色 LED 指示燈都亮，這時(shí)腳踏調(diào)速回路中串入可調(diào)電阻 R1、R2 使得總電阻增加到最大，導(dǎo)致輸入到繞線變頻器的模擬電壓的電壓源 U 降到可調(diào)節(jié)的最低值，繞線變頻器的頻率隨之降到最低。同樣根據(jù)式（1）可知，這時(shí)繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 也進(jìn)一步降低，即儲(chǔ)線環(huán)的轉(zhuǎn)速也就降到較低速度，這時(shí)工人操作的安全性再次提高。
本項(xiàng)目所設(shè)計(jì)安全防護(hù)裝置需與繞線機(jī)配合完成工作，并按照以下步驟進(jìn)行測(cè)試。
（1）檢查安全防護(hù)裝置接線是否正確。
（2）將傳感器安裝到繞線機(jī)適當(dāng)位置。
（3）將安全防護(hù)裝置串接到繞線機(jī)腳踏調(diào)速回路中。
（4）將未繞線鐵芯放入 3 個(gè)滾動(dòng)輪中，打開儲(chǔ)線環(huán)本體燕尾鎖條，將儲(chǔ)線環(huán)開口活動(dòng)段分開，讓未繞線鐵芯中心空位穿越儲(chǔ)線環(huán)開口部分，然后鎖上鎖條。
（5）踩下腳踏開關(guān)，使儲(chǔ)線環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。
（6）將兩只手分別從儲(chǔ)線環(huán)兩邊慢慢伸入到其中心位置，觀察紅外線數(shù)字避障傳感器和繼電器模塊工作狀態(tài)燈的發(fā)光情況及儲(chǔ)線環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。
基于本系統(tǒng)完成的 4 套護(hù)手裝置經(jīng)過 3 個(gè)月的運(yùn)行，沒有發(fā)生安全事故，有效保護(hù)了設(shè)備和工人的安全。
本系統(tǒng)是基于環(huán)形繞線機(jī)設(shè)計(jì)的一種安全防護(hù)裝置，彌補(bǔ)了市場(chǎng)同類產(chǎn)品的缺陷，加裝該安全防護(hù)裝置，能降低斷指工傷的發(fā)生率，具有成本低、體積小、控制較精確等優(yōu)點(diǎn)，普遍推廣應(yīng)用的價(jià)值大，市場(chǎng)潛力巨大，創(chuàng)造的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益值得期待。
精密平行繞線機(jī)
精密環(huán)型繞線機(jī)
自動(dòng)飛叉繞線機(jī)
全自動(dòng)設(shè)備系列
精密線圈
包膠線圈
精密馬達(dá)線圈
空芯線圈
變壓器線圈