藥品(膠囊)包裝的檢測控制系統(tǒng)

0 引 言
上海華大集團華愛食品有限公司生產(chǎn)的藥品膠囊出口遠(yuǎn)銷日本。出口的藥品包裝規(guī)格以10小袋裝一盒，每小袋中三粒膠囊。但是在生產(chǎn)過程中，由于包裝機的原因，每小袋中的膠囊顆數(shù)并不是嚴(yán)格的三粒，偶有2或4粒封裝，故日方以質(zhì)量不合格為由，將藥品全部退回。為解決上述問題，特設(shè)計藥品膠囊包裝的質(zhì)量檢測控制系統(tǒng)。
工廠的生產(chǎn)流水線上，有一臺自動包裝機，機器的料斗上盛有大量藥品膠囊，料斗轉(zhuǎn)盤斜面的最低處有3個漏藥孔。料斗與水平面成一傾斜角度，由底部馬達(dá)產(chǎn)生的振蕩使得膠囊經(jīng)由3個小孔落下。由于設(shè)備的非人工操作性，藥品的多漏與卡殼都會造成包裝質(zhì)量的不合格。為在短時間內(nèi)判斷膠囊裝入的數(shù)目，并對不合格包裝小袋進行剔除以及報警操作，采用反射式紅外傳感器與光纖傳感器兩種不同的方案有效監(jiān)視漏孔漏下藥品的顆粒數(shù)。
如何才能在短時間內(nèi)準(zhǔn)確地測得膠囊的顆粒數(shù)目得出了以下幾種解決方案：稱重；透射式傳感器探測；反射式傳感器探測。由于重力加速度的存在以及時間的限制，若采取第一種方案在技術(shù)上是很難實現(xiàn)的；由于膠囊呈半透明狀，若采用第二種方案(透射式傳感器)監(jiān)測，由傳感器光源產(chǎn)生的光線就極有可能會穿過膠囊而到達(dá)接收端，從而造成誤判；故采用反射式傳感器監(jiān)測，這里所討論的是兩種反射式傳感器：漫反射式光纖傳感器和反射式紅外光電傳感器。另外，為了準(zhǔn)確地剔除不合格包裝小袋，還需要一個同步信號，設(shè)計采用霍爾傳感器提供同步信號給單片機。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
1．1 系統(tǒng)檢測框圖
系統(tǒng)檢測框圖如圖1所示。

1．2 單片機主板硬件設(shè)計
單片機主板設(shè)計思路如下：
(1)為了提高系統(tǒng)的性價比，完成同樣的功能，單片機芯片使用Atmel公司生產(chǎn)的MEG-8L；
(2)單片機的輸入由兩部分組成：一部分是由光纖傳感器產(chǎn)生的脈沖信號，另一部分是由霍爾傳感器產(chǎn)生的同步信號，旨在計算從包裝到剔除的時間差從而進行準(zhǔn)確的剔除；
(3)為了體現(xiàn)單片機在線編譯的優(yōu)越性，主板上設(shè)計了ISP接口，同時為了方便客戶端與計算機的通信，主板上設(shè)計了RS 232接口。
1．3 部分電路設(shè)計
1．3．1 信號輸入電路設(shè)計
傳感器檢測在外部，信號輸入描述如下：
(1)插頭的3號引腳接12 V電源，為外部光纖探測提供電源；
(2)由于光纖傳感器和霍爾傳感器均為集電極開路，若要使其正常工作需外部上拉電阻R1；
(3)R2是限流電阻，為信號的輸入提供一個緩沖作用；
(4)由于傳感器輸入的是0，1信號，穩(wěn)壓二極管保護單片機的I／O口以免被高電平燒壞；
(5)退耦電容的作用是濾波，消除外界干擾。
1．3．2 電路主板驅(qū)動MC1413
為了驅(qū)動外部執(zhí)行電路，選用MC1413，其內(nèi)部有7個相連的NPN達(dá)林頓管。