專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，尤其涉及一種光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的教學(xué)中，為了讓電子、信息類(lèi)學(xué)生能切實(shí)掌握好光電傳感器的原理及應(yīng) 用，使學(xué)生既能掌握到書(shū)本上的原理性知識(shí)，又能對(duì)具體的光電元件和轉(zhuǎn)換電路有感性認(rèn) 識(shí)，需要光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)，從而深刻理解具體電路的參 數(shù)與組成，對(duì)傳感器系統(tǒng)有更全面的理解，充分認(rèn)識(shí)光電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境。目前常用的光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括電源、光源、光電轉(zhuǎn)換單元以及測(cè)量?jī)x 表，其中電源使用外接直流穩(wěn)壓電源，光源包括光源控制電路以及與光源控制電路連接的 發(fā)光元件，光電轉(zhuǎn)換單元包括調(diào)理電路以及與調(diào)理電路連接的光電傳感器，光源控制電路、 調(diào)理電路分別與測(cè)量?jī)x表連接。光源控制電路控制發(fā)光元件發(fā)出光信號(hào)，光電傳感器將接 收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并經(jīng)放大、濾波等調(diào)理電路后輸出至測(cè)量?jī)x表，通過(guò)測(cè)量?jī)x表 可讀取光電轉(zhuǎn)換單元和光源控制電路輸出的電信號(hào)。實(shí)際使用中，往往需要根據(jù)教材內(nèi)容 準(zhǔn)備多種發(fā)光元件(如紅外發(fā)射管、紅橙黃綠藍(lán)紫各色LED燈等)及多種光電傳感器(如光 敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池、反射式/透射式光電開(kāi)關(guān)、熱釋電紅外器件等)， 為了便于安裝和更換，這些器件都通過(guò)接插方式與相應(yīng)的電路連接。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以 使學(xué)生比較方便的了解各類(lèi)常見(jiàn)光電傳感器的功能、特性等，有助于相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。但這 種實(shí)驗(yàn)平臺(tái)僅關(guān)注了光電傳感器元件的自身特性測(cè)量，而這些特性是可以通過(guò)各種器件的 器件手冊(cè)查到的，因此通過(guò)這一類(lèi)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)只能進(jìn)行最基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生設(shè) 計(jì)性和創(chuàng)造的培養(yǎng)，無(wú)法體現(xiàn)光電傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的位置。為了克服上述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的缺陷，有人在上述平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，增加了計(jì) 算機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，光源控制電路、調(diào)理電路分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn) 換模塊將輸入的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)預(yù)先設(shè)定的算法 對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理后，得到光電傳感器元件的主要參數(shù)并通過(guò)輸出設(shè)備顯示輸出。在使用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)存在較多的安全隱患，主要包括一、外接電源由于生產(chǎn)廠家的不同其正負(fù)端的位置有可能相反，而學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)往 往只注意外形而忽視正負(fù)端的設(shè)置，可能導(dǎo)致正負(fù)端接反導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至人身事故。二、發(fā)光元件、光電傳感器的接插腳通常都有極性的要求，而目前每個(gè)器件上的兩 個(gè)(發(fā)光元件的正/負(fù)極、光電傳感器的P/N極)接插腳形狀長(zhǎng)短相同，極易插反，導(dǎo)致器 件損壞。三、發(fā)光元件和光電傳感器作為頻繁插拔的接插件，頻繁的與人體接觸，引腳與插 座也也頻繁接觸插拔，極易產(chǎn)生靜電，從而影響器件的使用壽命。綜上所述，現(xiàn)有光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在安全隱患，函待改善。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用更加安全的光電傳感 器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。本實(shí)用新型的光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括電源、光源、光電轉(zhuǎn)換單元、測(cè)量計(jì) 算單元以及輸入輸出單元，光源包括光源控制電路以及通過(guò)接插方式與光源控制電路連 接的發(fā)光元件，光電轉(zhuǎn)換單元包括調(diào)理電路以及通過(guò)接插方式與調(diào)理電路連接的光電傳感 器，測(cè)量計(jì)算單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊以及與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接的計(jì)算控制模塊，光源控制 電路、調(diào)理電路分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，其特征在于，所述電源接入端包括電源 極性自適應(yīng)電路，使輸入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電源正負(fù)極固定。優(yōu)選地，所述發(fā)光元件的正極和負(fù)極接插腳的長(zhǎng)度不同，光源控制電路中的發(fā)光 器件插座也做相應(yīng)設(shè)置；所述光電傳感器的P極和N極接插腳的長(zhǎng)度不同，調(diào)理電路中的光 電傳感器插座也做相應(yīng)設(shè)置。優(yōu)選地，所述發(fā)光元件插座、光電傳感器插座均連接有靜電吸收電路。優(yōu)選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接有超量程電壓鉗位保護(hù)電路，將輸入電 壓控制在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的量程范圍內(nèi)。優(yōu)選地，所述計(jì)算控制模塊為單片機(jī)，所述輸入輸出單元包括分別與單片機(jī)連接 的顯示器、鍵盤(pán)及執(zhí)行部件。本實(shí)用新型的光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅可以滿(mǎn)足教學(xué)中各類(lèi)光電傳感器的 實(shí)驗(yàn)要求，而且可進(jìn)行深入的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，同時(shí)還解決了現(xiàn)有技術(shù) 中存在的安全問(wèn)題，提供了一個(gè)安全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
圖1為本實(shí)用新型的光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型的光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的布局示意圖；圖3為本實(shí)用新型的光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟件流程圖；圖4為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
中電源極性自適應(yīng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
中發(fā)光元件、光電傳感器接插腳的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
中靜電吸收電路的電路原理圖；圖7為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
中超量程電壓鉗位保護(hù)電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如附圖1所示，包括電源(圖中未畫(huà)出)、 光源、光電轉(zhuǎn)換單元、測(cè)量計(jì)算單元以及輸入輸出單元。所述電源使用外接直流穩(wěn)壓電源，為避免因電源正負(fù)極接反造成的電路損毀，直 流穩(wěn)壓電源接入端設(shè)計(jì)有電源極性自適應(yīng)電路，如附圖4所示，外加電源U經(jīng)二極管組成的 極性自適應(yīng)電路變換為正負(fù)端輸出固定的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)電源Vcc，外接直流穩(wěn)壓電源端上正下 負(fù)時(shí)，正信號(hào)經(jīng)二極管D2成為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)正極電源，經(jīng)實(shí)驗(yàn)電路后回實(shí)驗(yàn)平臺(tái)負(fù)極電源，再 經(jīng)二極管D4返回外接電源端負(fù)端；外接電源端上負(fù)下正時(shí)，正信號(hào)經(jīng)二極管D3成為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)正極電源，經(jīng)實(shí)驗(yàn)電路后回實(shí)驗(yàn)平臺(tái)負(fù)極電源，再經(jīng)二極管Dl返回外接電源端負(fù)端。所述光源包括包括紅外發(fā)射管、紅橙黃綠藍(lán)紫各色LED燈等發(fā)光元件以及電源控 制電路，可通過(guò)電源控制電路打開(kāi)/關(guān)閉發(fā)光元件或調(diào)整光強(qiáng)；發(fā)光元件通過(guò)接插方式與 電源控制電路連接；如附圖5所示，各發(fā)光元件的引腳均作長(zhǎng)短針設(shè)置，即正極接插腳和負(fù) 極接插腳采用不同長(zhǎng)度的針腳，相對(duì)應(yīng)的插座也做相應(yīng)設(shè)置，從而保證發(fā)光元件只能以唯 一正確的方式接入插座，防止由于插錯(cuò)方向?qū)е略螂娐肥軗p；當(dāng)然，也可以采用其它方 式，例如，將兩個(gè)接插腳截面分別設(shè)計(jì)為不同的形狀或大小。發(fā)光元件插座與一個(gè)靜電吸收 電路相連接，如附圖6所示，通過(guò)TVS 二極管將瞬時(shí)電流從敏感器件引開(kāi)。TVS 二極管在線 路板上與被保護(hù)的信號(hào)線并聯(lián)，當(dāng)瞬時(shí)電壓超過(guò)電路正常工作電壓后，TVS 二極管便發(fā)生雪 崩擊穿，提供給瞬時(shí)電流一個(gè)超低電阻通路，其結(jié)果是瞬時(shí)電流通過(guò)二極管被引開(kāi)，避開(kāi)被 保護(hù)器件，并且在電壓恢復(fù)正常值之前使被保護(hù)回路一直保持截止電壓。當(dāng)瞬時(shí)脈沖結(jié)束 后，TVS 二極管自動(dòng)回復(fù)高阻狀態(tài)，整個(gè)回路進(jìn)入正常電壓。此處也可以使用專(zhuān)用抗靜電器 件、防雷管等實(shí)現(xiàn)靜電吸收。所述光電轉(zhuǎn)換單元包括調(diào)理電路以及通過(guò)接插方式與調(diào)理電路連接的多種可相 互替換的光電傳感器，光電傳感器將發(fā)光元件發(fā)出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波 等調(diào)理電路調(diào)整為可處理電信號(hào)輸出；如附圖5所示，各光電傳感器的引腳均作長(zhǎng)短針設(shè) 置，即P極接插腳和N極接插腳采用不同長(zhǎng)度的針腳，相對(duì)應(yīng)的插座也做相應(yīng)設(shè)置，從而保 證光電傳感器只能以唯一正確的方式接入插座，防止由于插錯(cuò)方向?qū)е略螂娐肥軗p； 與發(fā)光元件類(lèi)似，光電傳感器的插座也與一個(gè)如附圖6所示的靜電吸收電路連接，起到防 止靜電損壞的作用。測(cè)量計(jì)算單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和計(jì)算控制模塊，本具體實(shí)施方式
中模數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊采用型號(hào)為ADC0809的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，計(jì)算控制模塊采用型號(hào)為SST89E564RD的單片機(jī)。 SST89E564RD單片機(jī)與51單片機(jī)完全兼容，且支持在線調(diào)試，學(xué)生可以充分理解軟件框架 與控制流程；可以對(duì)實(shí)驗(yàn)軟件做自主性的修改。輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)有兩路，第一路 信號(hào)為光源控制電路中的電壓信號(hào)，第二路信號(hào)為光電傳感器輸出的經(jīng)調(diào)理電路調(diào)整后的 電壓信號(hào)。SST89E564RD單片機(jī)將第二路信號(hào)經(jīng)電路模型和算法處理，得出光電傳感器元 件的主要參數(shù)送入輸入輸出單元中的輸出裝置。進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件都有一定的電壓輸 入范圍，當(dāng)傳感器信號(hào)經(jīng)調(diào)理過(guò)程進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換控制器時(shí)，輸入電壓應(yīng)保持在量程范圍內(nèi)， 因此，在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊模擬量的輸入端增加超量程電壓鉗位保護(hù)電路，將輸入電壓控制在 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的量程范圍內(nèi)。超量程電壓鉗位保護(hù)電路如附圖7所示，第一路信號(hào)輸入端 Vil與電源Vcc、Vss間分別接入二極管Dl 1、D22，Dll的P極與信號(hào)輸入端Vil連接，N極 與Vcc連接；正常信號(hào)輸入時(shí)，D11、D22均截止；當(dāng)輸入信號(hào)超出最大值時(shí)，Dll導(dǎo)通將輸入 信號(hào)鉗位在最大值上；當(dāng)輸入信號(hào)超出最小值時(shí)，D22導(dǎo)通將輸入信號(hào)鉗位在最小值上；同 樣，第二路信號(hào)輸入端Vi2與電源Vcc、Vss間分別接入二極管D33、D44，D33的P極與信號(hào) 輸入端Vi2連接，N極與Vcc連接。整個(gè)測(cè)量過(guò)程中保證輸入量在量程允許的范圍內(nèi)。所述輸入輸出單元包括分別與單片機(jī)連接的顯示器、鍵盤(pán)及執(zhí)行部件，顯示器采 用字符型液晶顯示器，顯示光源信號(hào)值和光電傳感器主要參數(shù)；鍵盤(pán)采用12鍵的小鍵盤(pán)， 包括0 9的數(shù)字鍵和“確定”、“返回”鍵；采用電子音響和LED作為執(zhí)行部件，在光電傳感 器應(yīng)用系統(tǒng)中根據(jù)傳感器的信號(hào)做出不同執(zhí)行動(dòng)作。[0031]除外接直流穩(wěn)壓電源外，上述各元器件及電路均焊接在一塊電路板的同一側(cè)，實(shí) 驗(yàn)平臺(tái)的整體布局如附圖2所示，其中，1為電源極性自適應(yīng)電路，2為發(fā)光元件，3為光源控 制電路，4為光電傳感器，5為調(diào)理電路，6為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，7為單片機(jī)，8為IXD顯示器，9為 小鍵盤(pán)，10為執(zhí)行部件。為了減小背景光的影響，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上還包括一個(gè)可同時(shí)遮蓋住發(fā)光 元件與光電傳感器的可拆卸的遮光板11。使用本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先選取一個(gè)發(fā)光元件和一個(gè)光電傳感 器，將其安裝在相應(yīng)的插座上。發(fā)光元件與光電傳感器通過(guò)光信號(hào)相連，同時(shí)被遮光板蓋 住。光源的電信號(hào)進(jìn)入第一路A/D通道；光電傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)作為第二路信 號(hào)，經(jīng)調(diào)理電路及超量程電壓鉗位保護(hù)電路匹配為適合模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電壓范圍，輸入模數(shù) 轉(zhuǎn)換器。通過(guò)小鍵盤(pán)的操作和LCD顯示器的顯示選取需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，確定實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后， 單片機(jī)控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器同步采樣兩路信號(hào)，按電路原理進(jìn)行計(jì)算求取光電傳感器的器件參 數(shù)；通過(guò)LCD實(shí)時(shí)顯示兩路信號(hào)值和光電傳感器的主要參數(shù)；光源信號(hào)的強(qiáng)弱通過(guò)光源控 制電路逐漸改變。以上過(guò)程可完成光電傳感器的原理實(shí)驗(yàn)，在進(jìn)行光電傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)時(shí)， 將經(jīng)過(guò)調(diào)整的第二路信號(hào)連接至執(zhí)行部件，也可以經(jīng)單片機(jī)程序處理后接執(zhí)行部件。測(cè)量計(jì)算單元的軟件流程如附圖3所示，單片機(jī)啟動(dòng)后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇頁(yè)，通 過(guò)小鍵盤(pán)確定并開(kāi)始一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，實(shí)時(shí)采集光源信號(hào)與光電傳感器信 號(hào)，根據(jù)光電傳感器參數(shù)與輸入量的電路關(guān)系求解參數(shù)值。LCD顯示器上實(shí)時(shí)顯示兩路信號(hào) 值和光電傳感器主要參數(shù)的當(dāng)前值。小鍵盤(pán)的“返回”按鍵可以隨時(shí)中斷當(dāng)前實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，返 回實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇頁(yè)重新選擇實(shí)驗(yàn)。測(cè)量計(jì)算單元的編程結(jié)構(gòu)開(kāi)放，使用了 SST單片機(jī)，代碼 可以在線調(diào)整以比較不同算法處理的結(jié)果。以下分別根據(jù)光敏電阻和透射式光電開(kāi)關(guān)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)對(duì)本實(shí)用新型的光電傳 感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明光敏電阻的原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上安裝好光源和光敏電阻，用遮光板蓋住發(fā)光元件和光敏電阻；光源 強(qiáng)弱受光源控制電路控制，控制信號(hào)為電壓量，這一電壓量作為光源信號(hào)接一路模數(shù)轉(zhuǎn)換 通道進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行記錄顯示；在光敏電阻一端引出轉(zhuǎn)換后的電壓量作為傳感器信號(hào)接另 一路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道接單片機(jī)處理。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)光源控制電路調(diào)節(jié)光源變暗，觀察 LCD顯示器上顯示的光源信號(hào)數(shù)值至最小，此時(shí)另一通道獲取一個(gè)電壓值，根據(jù)電路原理， 單片機(jī)通過(guò)該電壓值和采樣電阻值、電源值，計(jì)算得到光敏電阻兩端的電壓和流過(guò)光敏電 阻的電流，進(jìn)一步計(jì)算出光敏電阻的暗電阻值，顯示在LCD顯示器上；按上述過(guò)程調(diào)節(jié)光源 變亮，可以得到亮電阻值并顯示。在整個(gè)調(diào)節(jié)的過(guò)程中，單片機(jī)實(shí)時(shí)采樣顯示光源控制電路 的電壓信號(hào)和經(jīng)過(guò)光電傳感器及調(diào)理電路上的電壓信號(hào)，并根據(jù)相關(guān)的電路原理實(shí)時(shí)計(jì)算 顯示當(dāng)前的光敏電阻阻值、電流值；記錄下顯示數(shù)據(jù)可以繪制伏安曲線。在插座上安裝另一 型號(hào)的光敏電阻，可以考察到不同信號(hào)間參數(shù)的區(qū)別。光敏電阻具有光譜特性，對(duì)不同波長(zhǎng) 的光接收的靈敏度不一樣，用其他顏色的發(fā)光元件替換當(dāng)前發(fā)光元件，重復(fù)上述調(diào)節(jié)過(guò)程 可以進(jìn)行光譜特性的初步測(cè)量。透射式光電開(kāi)關(guān)的原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上安裝好發(fā)光元件和透射式光電開(kāi)關(guān)，用遮光板蓋住發(fā)光元件和透射 式光電開(kāi)關(guān)的接收器；光源端電壓控制信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換通道進(jìn)入單片機(jī)；透射式光電開(kāi)關(guān)接收傳感器端的電壓信號(hào)分兩路，一路經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換通道進(jìn)入單片機(jī)，一路經(jīng)調(diào)理電路連接 單片機(jī)的一個(gè)輸入引腳。經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的兩路電壓信號(hào)經(jīng)單片機(jī)由IXD顯示器輸出顯示； 調(diào)理電路將透射式光電開(kāi)關(guān)接收傳感器端的電壓信號(hào)與閾值電壓比較后輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，閾 值電壓可調(diào)，開(kāi)關(guān)信號(hào)從外部端口進(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)計(jì)數(shù)，經(jīng)IXD顯示器顯示 當(dāng)前開(kāi)關(guān)狀態(tài)，同過(guò)執(zhí)行部件驅(qū)動(dòng)外部的電子音響發(fā)音。固定好光源強(qiáng)度使其與透射式光 電開(kāi)關(guān)的接收器之間保持開(kāi)通狀態(tài)，開(kāi)關(guān)信號(hào)與執(zhí)行部件中的電子音響驅(qū)動(dòng)電路相連，在 微型電機(jī)頂部安裝風(fēng)扇葉片，將葉片垂直于光源與接收器的光路放置，啟動(dòng)電機(jī)，接收傳感 器端的電壓信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路形成具有一定頻率的開(kāi)關(guān)信號(hào)，單片機(jī)對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)計(jì)數(shù)并將其 轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，顯示在LCD顯示器上，同時(shí)電子音響根據(jù)不同的頻率發(fā)出不同音調(diào)的聲音。 類(lèi)似地，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，光敏二極管可測(cè)量其暗電流、光電流；光敏三極管可測(cè) 量其光照特性、伏安特性；光電池可測(cè)量其開(kāi)路電壓、短路電流，設(shè)計(jì)了光電池典型的使用 電路。各器件都可進(jìn)行初步的光譜特性測(cè)量。各類(lèi)光電傳感器均可結(jié)合光電轉(zhuǎn)換單元、測(cè) 量計(jì)算單元、輸入輸出單元構(gòu)成完整的光電傳感器系統(tǒng)。各元器件在拆卸調(diào)換時(shí)，產(chǎn)生的人 體靜電、接觸靜電會(huì)被靜電吸收電路吸收，帶有長(zhǎng)短針設(shè)計(jì)的唯一安裝方法保證了電路中 元器件安裝的正確性。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上和編程相關(guān)的元件選用了本科教材中的典型元器件，使 實(shí)驗(yàn)軟件的流程和細(xì)節(jié)能被學(xué)生完全理解。
權(quán)利要求1.一種光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括電源、光源、光電轉(zhuǎn)換單元、測(cè)量計(jì)算單元以及 輸入輸出單元，光源包括光源控制電路以及通過(guò)接插方式與光源控制電路連接的發(fā)光元 件，光電轉(zhuǎn)換單元包括調(diào)理電路以及通過(guò)接插方式與調(diào)理電路連接的光電傳感器，測(cè)量計(jì) 算單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊以及與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接的計(jì)算控制模塊，光源控制電路、調(diào)理 電路分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，其特征在于，所述電源接入端包括電源極性自適 應(yīng)電路，使輸入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電源正負(fù)極固定。
2.如權(quán)利要求1所述光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述發(fā)光元件的正極和 負(fù)極接插腳的長(zhǎng)度不同，光源控制電路中的發(fā)光元件插座也做相應(yīng)設(shè)置；所述光電傳感器 的P極和N極接插腳的長(zhǎng)度不同，調(diào)理電路中的光電傳感器插座也做相應(yīng)設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述發(fā)光元件插座、光電 傳感器插座均連接有靜電吸收電路。
4.如權(quán)利要求1所述光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸 入端連接有超量程電壓鉗位保護(hù)電路，將輸入電壓控制在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的量程范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述計(jì)算控制模塊為單 片機(jī)，所述輸入輸出單元包括分別與單片機(jī)連接的顯示器、鍵盤(pán)及執(zhí)行部件。
6.如權(quán)利要求1所述光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，還包括一個(gè)可同時(shí)遮蓋 住發(fā)光元件與光電傳感器的可拆卸的遮光板。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光電傳感器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括電源、光源、光電轉(zhuǎn)換單元、測(cè)量計(jì)算單元以及輸入輸出單元，其中，電源接入端包括電源極性自適應(yīng)電路，使輸入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電源正負(fù)極固定；光源中的發(fā)光元件與光源控制電路之間、光電轉(zhuǎn)換單元中的光電傳感器與調(diào)理電路之間均采用接插方式連接，且各元器件兩接插腳的長(zhǎng)度不同，對(duì)應(yīng)的插座也做相應(yīng)設(shè)置，避免插反；各元器件插座均連接有靜電吸收電路，防止靜電對(duì)元器件的影響；測(cè)量計(jì)算單元中的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接有超量程電壓鉗位保護(hù)電路，將輸入電壓控制在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的量程范圍內(nèi)。本實(shí)用新型不僅可滿(mǎn)足教學(xué)中各類(lèi)光電傳感器原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)要求，同時(shí)還解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的安全問(wèn)題。
文檔編號(hào)G09B23/18GK201829104SQ20102055651
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者王婷婷, 肖韶榮, 趙靜 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)