锻压机床红外安全保护装置的设计制作
 
本制作利用红外对射检测模块、语音录放模块及双稳态触发器，设计制作了红外安全保护装置。它是利用人眼观察不到的红外线光束，组成无线区域检测系统。当操作者的身体或身体的某一部位误入正在工作的危险区域，遮住红外光束时，红外安全保护装置立即动作，发出报警信号，同时使锻压设备立即制动停车，从而达到了对机械操作人员的保护作用。整个系统采用模块化结构，具有安装容易，性能稳定，结构紧凑。对光容易等特点。适合在冲压机械，注塑机、剪板机等机床设备上安装使用。

随着工业技术的迅速发展，锻压设备由于具有通用性强、工作效率高、操作简单等优点，被广泛应用于机械、电器、车辆、家电、造纸等加工行业中。由于锻压生产的快节拍和上下料频繁，容易使操作者在精神和体力上的疲劳。在我国，每年由于锻压机械作业造成的人身伤亡事故多达数十万起，直接经济损失上亿元，给国家、社会、企业、受伤者个人及家庭带来沉重的负担和灾难。因此，在锻压机床上设计安装红外安全保护装置，是一项十分迫切而重要的事情。为了确保机械操作人员的人身安全，防止工伤事故的发生，本文利用红外线对射检测模块、语音录放模块及双稳态触发器，设计了红外安全保护装置，一旦操作者的手或身体的其它部位进入危险区域，遮断了不可见红外线光束，红外保护系统立即动作，发出报警信号，同时使机床立即制动停车。
 

1 电路工作原理

红外安全保护装置电路图如图 1 所示，电路主要由红外发射模块和接收模块、双稳态触发器及语音录放模块几部分组成。

IC1 － 1 ～ IC3 － 1(TX 05C － 1T) 为红外线发射模块， IC1 － 2 ～ IC3 － 2(TX 05C － 1R) 为配套的红外线接收模块。当操作者未进入危险区域时，接收模块接收到红外发射模块发射的红外线信号并正确译码后。其 0UT 输出端输出低电平信号 ( 小于 0 ． 1 V) ， 8 输入端或非门／或门 IC4(CC4078) 的 A 、 B 、 C 输入端为低电平， IC4 的输出端为低电平，双稳态电路 IC5(CD4013) 无输出，晶体管 VTl(9013) 截止，继电器 KS(JZC － 23F ) 处于释放状态，其常闭触点闭合，锻压设备正常工作。如果有人的身体误入危险区域，势必会遮断红外线光束，只要 IC1 － 2 ～ IC3 － 2(TX 05C － 1R) 中有一只没有收到红外指令，相应的红外线接收模块 OUT 输出端输出高电平信号 ( 大于 3 ． 5V) ，经过 IC4 电路后， IC4(CC4078) 的端输出为高电平，由 IC5(CD4013) 组成的双稳态电路被触发翻转，其 Q1 端输出高电平，晶体管 VT1 导通，继电器 KS(JZC － 23F ) 吸合。常闭触点断开，使机床设备立即制动停车，从而起到安全保护作用。同时晶体管 VT2(9013) 也导通。其集电极由高电平翻转为低电平。触发语音录放模块 IC6(BA9902) 工作，播放事先录制好的警示语句提醒机械操作人员注意。 BA9902 是一只最新语音录放模块，它配上两只按键和一只扬声器就可构成一台高音质的语音录放系统。录音时，用扬声器作话筒，按下 S1(REC) 录音键，电路进入录音状态，录音指示灯 (LED) 亮，直至存储器录满或松开 REC 键。放音方法有两种：一种是轻触 S2(PLAY) 键语音录放模块进入放音状态，直至放音结束。另一种放音方法是用脉冲触发，低电平有效。在自动控制系统中，用脉冲触发放音，可省去放音按键 S2 。

2 红外线发射、接收模块结构

本制作关键器件是红外发射、接收模块 TX 05C － 1 ，它是天津特新电子厂最新开发生产的一种红外发射与接收模块，用该模块可组成对射式电子开关。基本原理是利用人眼观察不到的红外线光束，组成无线区域检测系统，当人或物体遮住红外光束时，接收模块会自动输出高电平信号，进而带动继电器或其它机构动作。达到预期效果。由于 TX 05C － 1 模块内部含有专用密码调制电路，故其不受外界光线或其它电路的干扰，具有很高的可靠性和抗干扰能力，可广泛用于电子计数、自动控制、安全防范等产品中。 TX 05C － 1 分发射 (TX 05C － 1T) 、接收 (TX 05C － 1R) 两个模块，采用数字编码技术，当遇到强光干扰或用光源进行解密时，接收模块的检测电路将发出报警，而电路不会动作，这一设计使得电路具有较强的抗干扰能力。发射模块 TX 05C － 1T 的工作电压为 5 ～ 12V ，工作电流为 16 ～ 70mA ，有效作用距离为 3 ～ 7m 。接收模块的内部电路设有微功耗稳压电路，其功耗极小，工作电压为 7 － 12V ，在接收到发射模块发出的信号并正确译码时，其工作电流为 1mA ，在译码错误时，工作指示灯闪烁发光。接收电路引出一条线缆，以便引入电源和输出信号，其中红色芯线接电源正极，白色芯线为信号输出 0UT 端，屏蔽层 ( 铜网 ) 接电源负极。发射和接收模块的外形尺寸为 32mm × 46mm × 17mm ，外部装有工作指示灯，内部原理图如图 2 所示。

3 ．小结

本文介绍的红外安全保护装置是利用红外对射检测模块、语音录放模块及双稳态触发器，制作的红外安全保护装置。它利用人眼观察不到的红外线光束，组成无线区域检测系统，当操作者的身体或身体的某一部位误入正在工作的危险区域、遮住红外光束时，红外安全保护装置会立即动作，发出报警信号，同时使锻压设备立即制动停车，从而达到了对工作人员的保护作用。整个系统采用模块化结构，具有安装容易，性能稳定。结构紧凑，等特点。适合在冲压机械，注塑机、剪板机等机床设备上安装使用。装置由于采用了数字编码技术及红外调制技术，它不仅能抗可见光干扰，而且不影响人的视线，利于操作，因此，具有良好的应用前景。