摇摆通道,通道9类型对射原理和故障处理

目前主流马戏团类产品的通道9检测摇摆通道过币计数的原理

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前部分<蝴蝶板>板的主要功能有三点
  1. 红外发射二极管,发射红外光,波段在940nm。
  1. 灯光驱动芯片按照固定的几种灯光效果循环播放。
  1. 接收来自主机的投中反馈信号,闪烁中间并排的4个LED灯。
后部分<接收小板>主要功能只有通过红外接收管输出的电压变化连接到一个电压比较器输出稳定的信号,输出方式为开漏输出(即只输出GND和悬空两种状态,高电平靠主机的输入端口上拉)
这种输出信号为NPN常闭触发模式,不光可以可靠触发,还能检测到异常状况停机报错。
 
完整功能实现需要使用3股线
穿过线柱的黑红线为5V供电,提供红外发射管和LED灯的供电。
蓝绿线为投中摇摆通道主机反馈信号线,控制中间4个LED闪烁。
后光眼3p线,线序为供电负、信号输出、供电正。
 
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原理演示

红外二极管基本电路分析

红外对管分为发射管和接收管
发射管很好理解,通过的电流越大,发出的红外光越强,电流超出耐流上限则烧毁,所以需要添加电阻限流。
接收管则是通过接收到的红外光强度来改变其内部电阻值。当没有接收到红外光时,接收管的内部电阻很大,可以看作电流无法通过关闭的状态。这种电阻值的变化可以通过电路设计转换为电压或电流的变化,从而实现信号的检测。通常,接收管会与一个放大电路配合使用,比如三极管、MOS管、电压比较器、运算放大器等,以增强信号并提高检测的灵敏度。
所以一个最基本的对射电路至少要包含:
2个限流电阻,1对红外二极管,1个放大电路器件
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经常遇到的问题

安装不到位,没有对齐发射接收管,接收不到信号或者在左右移动中误触发。
线柱安装和上下面板产生接触长时间形成磨损。
线柱穿过的两条线,由于磨损破皮断连甚至发生短路故障,5V短路会影响到主机运行。
蝴蝶板在安装时背后引脚接触支架造成短路损坏,在运行中也有一定概率卡币造成引脚短接。
铜柱安装扭力不到位,反复拆装的过程中造成线柱打转。
 

发射管光衰减现象

红外发射管会出现衰减现象,这种情况较为常见,需要学会判断。
造成这种情况的原因可能包括过流、长时间运行、短路或物理损坏等。
通常,红外发射的范围很广,大致对齐即可。但如果发现需要严格对齐才能接收到信号,这可能表明发射管已经衰减,尽管尚未完全损坏。在这种状态下使用,由于摇摆通道的运动,可能会引发一系列问题,如不投币时自动转奖,或穿过通道无法消分等。
遇到这种情况,建议更换红外发射管或直接更换整个蝴蝶板。

分享总结的安装经验,和注意事项

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💡
建议把前光眼的支架和线柱作为一个整体进行拆装,装好线柱之后,不要把支架或者单独一个线柱拆下来。

步骤一

将线柱、支架和铜柱组合,注意线柱开槽方向,图例建议。
尽量拧紧铜柱,4mm转3mm,小螺纹对线柱方向,注意力度小心拧断
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步骤二

安装蝴蝶板,接头处预留一些线长。
线柱开槽处穿过线,并使用扎带固定
 
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步骤三

把预安装完成的前蝴蝶板和支架组件,使用M4尼龙螺母安装到移动固定板上,从中心开孔把线穿过来。
如果发现左右移动时会和前面板产生摩擦,或许是螺母太紧,导致线柱上翘,尝试松一下。
另外一种可能时面板内层的隔空螺母脱落,导致面板突起导致摩擦。
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步骤四

安装后接收小板和支架,使用M3法兰螺母。
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提出改进方案

光电传感器主要分为对射型和反射型。前后对射方式在检测准确性上确实最高,但用在移动结构上,且频繁承受震动撞击等影响时,稳定性较差。各场地在这部分出现的问题占很大比例。
针对这个问题,尝试使用反射型光电传感器来改进设计。反射型与对射型的主要区别在于发射管的安装位置:反射型将发射和接收安装在同一方向,通过检测反射回来的光线来判断是否触发。这种设计大大减少了安装和对准的复杂性,同时避免了高故障率组件对检测功能的干扰。
使用反射型传感器的难点在于信号处理。与对射型稳定的、仅有两种状态的信号不同,反射型接收的是连续的、变化幅度不统一、带抖动的信号。这是因为游戏币通过时反射的光信号强度会随距离、角度、物体表面图形而变化。因此,必须对信号进行处理,否则无法作为可靠的触发检测使用,可能在一次币通过检测中出现重复计数的情况。
信号处理可以在光眼端进行,或者提供模拟信号让主机处理。但由于主机程序无法修改,我们只能在光眼端完成信号的接收、处理和输出。尽管初期设计可能较为复杂,但这种方法在长期使用中可能会带来更高的可靠性和更低的维护需求。
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反射型通道9光眼板

 
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改进的通道9光眼板使用算法滤波的方式,解决了识别准确性的问题
它的优势在于
  • 比较同类型直接进行范围内检测,识别准确率更高,过滤更多干扰。
  • 比较原来的版本,安装简单,降低通道9功能日常的故障率。
 
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反射型光眼板安装方法

💡
前光眼结构安装按照正常步骤来,反射式通道9无需前光眼可独立运行,并实现相同的功能。

测试安装步骤

  1. 拆除后光眼和支架
  1. 断开蝴蝶板黑红色5V连接线
  1. 原位置安装反射式通道9
  1. 调整电位器,直到绿色灯刚刚熄灭,并且左右移动时绿色灯也不会点亮。
  1. 插上3P后光眼连接线,测试通道9通过检测功能
 
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正式使用安装

正式使用如果有保留前蝴蝶板灯光效果的需求,需要屏蔽前蝴蝶板发射的红外光。
可以选项使用不透明胶带贴住前蝴蝶板红外发射管,或者使用电烙铁直接拆除。
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实机运行效果