1、邏輯控制芯片的選擇
本項目中邏輯控制芯片用于接收傳感器反饋的輸入信號，并根據(jù)反饋信號輸出相應(yīng)控制信號給繼電器控制模塊，從而實現(xiàn)降低繞線圈轉(zhuǎn)速的目的。邏輯控制芯片 74LS21P 符合本項目控制要求。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 ℃，存儲溫度為-65~150 ℃。
各功能如表 1 所示。
2、 繼電器模塊
本項目所采用的電磁式繼電器由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力作用下返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）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。
對于繼電器的常開、常閉觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為常開觸點；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為常閉觸點。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)繼電器線圈兩端無電壓或電壓不夠時，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，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，測得腳踏板中 Rp5 的電阻為 500 Ω。因此，為了控制繞線電機的速度，在繼電器控制模塊中聯(lián)入 2 個最大值為 1 000 Ω 的可調(diào)電阻 R1 和 R2。
3、紅外線數(shù)字避障傳感器
本項目選用了價格便宜、抗干擾性強、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。檢測距離可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。該傳感器具有探測距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、價格便宜、易于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應(yīng)用于機器人避障、流水線計件等眾多場合。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。沒檢測到物體時輸出高電平及 VCC，檢測到物體時輸出低電平及 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。接線圖時輸出信號需要加上拉電阻。特點為輸出信號穩(wěn)定，不受可見光影響，壽命長。
4、聯(lián)機測試
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)（非動作狀態(tài)），此時可調(diào)電阻 R1、R2 沒有串入腳踏調(diào)速回路，繞線機穩(wěn)定工作。
（1）當(dāng)操作工人將手移動到次級紅外線數(shù)字避障傳感器檢測范圍時，次級繼電器動作，常閉觸點斷開，常開觸點吸合，相對應(yīng)的黃色 LED 指示燈亮，這時腳踏調(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，繞線電機的轉(zhuǎn)速 n 也隨之降低，即儲線環(huán)的轉(zhuǎn)速也就降低了，這時工人操作的安全性也就提高了。
（2）當(dāng)工人手繼續(xù)往儲線環(huán)移動，進(jìn)入一級紅外線數(shù)字避障傳感器檢測范圍時，一級繼電器動作，常閉觸點斷開，常開觸點吸合，黃色 LED 指示燈都亮，這時腳踏調(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，這時繞線電機的轉(zhuǎn)速 n 也進(jìn)一步降低，即儲線環(huán)的轉(zhuǎn)速也就降到較低速度，這時工人操作的安全性再次提高。
本項目所設(shè)計安全防護(hù)裝置需與繞線機配合完成工作，并按照以下步驟進(jìn)行測試。
（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適當(dāng)位置。
（3）將安全防護(hù)裝置串接到繞線機腳踏調(diào)速回路中。
（4）將未繞線鐵芯放入 3 個滾動輪中，打開儲線環(huán)本體燕尾鎖條，將儲線環(huán)開口活動段分開，讓未繞線鐵芯中心空位穿越儲線環(huán)開口部分，然后鎖上鎖條。
（5）踩下腳踏開關(guān)，使儲線環(huán)轉(zhuǎn)動。
（6）將兩只手分別從儲線環(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)光情況及儲線環(huán)轉(zhuǎn)動的速度。
基于本系統(tǒng)完成的 4 套護(hù)手裝置經(jīng)過 3 個月的運行，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)形繞線機設(shè)計的一種安全防護(hù)裝置，彌補了市場同類產(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，普遍推廣應(yīng)用的價值大，市場潛力巨大，創(chuàng)造的社會、經(jīng)濟(jì)效益值得期待。
精密平行繞線機
精密環(huán)型繞線機
自動飛叉繞線機
全自動設(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