一種光電耦合開關(guān)實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電子教學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種光電耦合開關(guān)實(shí)驗(yàn)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]光電耦合開關(guān)的主要優(yōu)點(diǎn)是單向傳輸信號(hào)，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、傳輸效率高。它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、開關(guān)電路、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。所以在教學(xué)上使學(xué)生全方位地掌握光電耦合開關(guān)的原理和各種用途是非常必要的。而現(xiàn)有的光電耦合開關(guān)試驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)電路不全面，可實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)較少，不能很好地使學(xué)生掌握光電耦合開關(guān)的原理和各種應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多種關(guān)于光電親合開關(guān)實(shí)驗(yàn)的光電親合開關(guān)試驗(yàn)儀。
[0004]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是提供一種光電耦合開關(guān)實(shí)驗(yàn)儀，包括電源轉(zhuǎn)換電路、光電耦合開關(guān)、伏安特性電路、時(shí)間響應(yīng)電路、電流傳輸比電路、非調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路、鎖相環(huán)解調(diào)電路、調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路、電機(jī)調(diào)速模塊、電機(jī)和轉(zhuǎn)盤組件模塊、里程/轉(zhuǎn)速測(cè)量電路、音頻調(diào)制/解調(diào)電路和表頭供電電路模塊，
[0005]所述電源轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓是220V交流電，輸出端為+5V和+12V直流電，該直流電供電于所述伏安特性電路、時(shí)間響應(yīng)電路、電流傳輸比電路、非調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路、鎖相環(huán)解調(diào)電路、調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路、里程/轉(zhuǎn)速測(cè)量電路、音頻調(diào)制/解調(diào)電路和表頭供電電路模塊，
[0006]所述表頭供電電路模塊供電于所述伏安特性電路、時(shí)間響應(yīng)電路、電流傳輸比電路、非調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路、鎖相環(huán)解調(diào)電路、調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路、里程/轉(zhuǎn)速測(cè)量電路和音頻調(diào)制/解調(diào)電路中的儀表。
[0007]所述伏安特性電路、時(shí)間響應(yīng)電路、電流傳輸比電路、非調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路、鎖相環(huán)解調(diào)電路、調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路、電機(jī)和轉(zhuǎn)盤組件模塊、里程/轉(zhuǎn)速測(cè)量電路和音頻調(diào)制/解調(diào)電路分別連接至所述光電耦合開關(guān)。所述電機(jī)和轉(zhuǎn)盤組件模塊中的轉(zhuǎn)盤為邊緣帶有均勻分布的六個(gè)圓孔的黑色轉(zhuǎn)盤。
[0008]在同一個(gè)電路中學(xué)生可以分別對(duì)反射式光電親合開關(guān)和對(duì)射式光電親合開關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例，所述里程/轉(zhuǎn)速測(cè)量電路包括單片機(jī)程序下載電路、液晶顯示電路和輸入脈沖形成和傳輸電路。
[0010]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:能夠全面覆蓋實(shí)現(xiàn)多種光電耦合開關(guān)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生全面地掌握光電耦合開關(guān)的工作原理和各種應(yīng)用；本實(shí)驗(yàn)儀采用搭建式平臺(tái)，加強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的電路原理框圖；
[0012]圖2是伏安特性電路圖；
[0013]圖3是時(shí)間響應(yīng)電路圖；
[0014]圖4是電流傳輸比電路圖；
[0015]圖5是非調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路圖；
[0016]圖6是鎖相環(huán)解調(diào)電路圖；
[0017]圖7是里程/轉(zhuǎn)速測(cè)量電路圖；
[0018]圖8是音頻調(diào)制/解調(diào)電路圖。
[0019]圖中:1、電源轉(zhuǎn)換電路；2、光電耦合開關(guān)；3、伏安特性電路；4、時(shí)間響應(yīng)電路；5、電流傳輸比電路；6、非調(diào)制型光電耦合開光電路；7、鎖相環(huán)解調(diào)電路；8、調(diào)制型光電耦合開光電路；9、電機(jī)調(diào)速模塊；10、電機(jī)和轉(zhuǎn)盤組件模塊；11里程/轉(zhuǎn)速測(cè)量電路；12音頻調(diào)制解調(diào)電路；13表頭供電電路模塊；14、儀表。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0021]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種光電耦合開關(guān)實(shí)驗(yàn)儀，包括電源轉(zhuǎn)換電路1、光電耦合開關(guān)2、伏安特性電路3、時(shí)間響應(yīng)電路4、電流傳輸比電路5、非調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路6、鎖相環(huán)解調(diào)電路7、調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路8、電機(jī)調(diào)速模塊9、電機(jī)和轉(zhuǎn)盤組件模塊10、里程/轉(zhuǎn)速測(cè)量電路11、音頻調(diào)制/解調(diào)電路12和表頭供電電路模塊13ο
[0022]電源轉(zhuǎn)換電路I的輸入電壓為220V交流電，輸出電壓為+5V、+12V的直流電，給儀器內(nèi)部各電路供電。
[0023]表頭供電電路模塊13，為各電路中的儀表14提供直流穩(wěn)壓電源，儀表為電流表和電壓表。將表頭供電電路模塊13和儀表14對(duì)應(yīng)連接，即可實(shí)現(xiàn)各儀表14正常穩(wěn)定的工作。
[0024]光電耦合開關(guān)2固定在電機(jī)和轉(zhuǎn)盤組件模塊10上，是該實(shí)驗(yàn)儀的核心元件，各個(gè)實(shí)驗(yàn)電路都必須與光電親合開關(guān)2相連來開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)；光電親合開關(guān)2有對(duì)射式光電親合開關(guān)和反射式光電耦合開關(guān)，在各個(gè)電路實(shí)驗(yàn)中，對(duì)這兩種開關(guān)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0025]如圖2為伏安特性電路3，該電路是測(cè)量光電耦合開關(guān)電壓和電流關(guān)系的電路，通過在該電路中串聯(lián)兩個(gè)電流表和并聯(lián)一個(gè)電壓表來實(shí)現(xiàn)這一功能。其中R4、R5是光電耦合開關(guān)發(fā)光二極管的限流電阻，R6是光電耦合開關(guān)中光敏三極管的限流電阻，W2用于調(diào)節(jié)發(fā)光二極管的光強(qiáng)度。+5V電壓和低壓可調(diào)電源分別是發(fā)光二極管和光敏三極管的供電電壓。+5V連接R4的一端；低壓可調(diào)電源連接R6的一端；GND連接電流表A3的負(fù)極、光電耦合開關(guān)U2中光敏三極管的發(fā)射極、電壓表的負(fù)極；R4的另一端接R5的一端；R5另一端接W2的一個(gè)固定端和可調(diào)端；W2另一個(gè)固定端接U2中發(fā)光二極管的正極；U2中發(fā)光二極管的負(fù)極接電流表A3的正極；R6的另一端接電流表A4的正極；電流表A4的負(fù)極接U2中光敏三極管的集電極、電壓表的正極。通過該電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)射式光電開關(guān)伏安特性實(shí)驗(yàn)和反射式光電開關(guān)伏安特性實(shí)驗(yàn)。
[0026]如圖3為時(shí)間響應(yīng)電路4，該電路由發(fā)光二極管及其驅(qū)動(dòng)電路提供快速開關(guān)的方波輻射光源。在方波輻射的作用下，光敏三極管的輸出電壓Uo將發(fā)生變化。將光電耦合開關(guān)中的發(fā)光二極管的方波輻射脈沖接到示波器CHl探頭，用作同步數(shù)據(jù)采集的同步控制，將輸出信號(hào)Uo接到示波器的CH2探頭，作為被測(cè)信號(hào)。打開光電平臺(tái)電源，用示波器測(cè)量輸出信號(hào)Uo與入射輻射源的時(shí)間變化波形，觀察輸出信號(hào)UO隨方波輻射的時(shí)間變化規(guī)律，便可以測(cè)量出它的時(shí)間響應(yīng)特性。電路中NE555及其周邊元件組成方波發(fā)生器，提供ΙΟΟΗζ-ΙΚΗζ頻率可調(diào)的方波信號(hào)，調(diào)節(jié)電位器W3的值即可改變方波信號(hào)的頻率，Ql的作用是將方波信號(hào)耦合在發(fā)光二極管上。電路中個(gè)元器件接線如下:+5V接C2的一端、NE555的4腳、NE555的8腳、R7的一端、R8的一端、RlO的一端、Ul中發(fā)光二極管的正極；GND接電流表A5的負(fù)極、電流表A6的負(fù)極、Cl的一端、C2的另一端、C3的一端、NE555的I腳；Q1的發(fā)射極接Rll的一端；電流表A5的正極接W4的一個(gè)固定端；電流表A6的正極接Ul中光敏三極管的發(fā)射極、電壓表Vl的負(fù)極；C1的另一端接NE555的5腳；C3的另一端接NE555的2腳、NE555的6腳、W3的可調(diào)端；NE555的3腳接R8的另一端、R9的一端；NE555的7腳接R7的另一端、W3的一個(gè)固定端；Q1的基極接R9的另一端；Q1的集電極接Ul中發(fā)光二極管的負(fù)極；R10的另一端接Ul中光敏三極管的集電極、電壓表Vl的正極；R11的另一端接W4的可調(diào)端和另一個(gè)固定端。通過該電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)射式光電開關(guān)時(shí)間響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)和反射式光電開關(guān)時(shí)間響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)。
[0027]圖4為電流傳輸比電路5，該電路是測(cè)量光電耦合開關(guān)流過發(fā)光二極管的電流和流過光敏三極管的電流傳輸比β的電路。通過觀察在該電路中串聯(lián)兩個(gè)電流表的值來實(shí)現(xiàn)這一功能。其中R2、R3是光電親合開關(guān)發(fā)光二極管的限流電阻，Rl是光電親合開關(guān)中光敏三極管的限流電阻，Wl用于調(diào)節(jié)發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度。+5V連接R2的一端、Rl的一端；GND連接電流表Al的負(fù)極、U3中光敏三極管的發(fā)射極；R2的另一端接R3 —端；R3的另一端接Wl的可調(diào)端和一個(gè)固定端；W1的另一個(gè)固定端接U3中發(fā)光二極管的正極；U3中發(fā)光二極管的負(fù)極接電流表Al的正極；R1的另一端接電流表A2的正極；電流表A2的負(fù)極接U3中光敏三極管的集電極。通過該電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)射式光電開關(guān)電流傳輸比實(shí)驗(yàn)和反射式光電開關(guān)電流傳輸比實(shí)驗(yàn)。
[0028]圖5為非調(diào)制型光電耦合開關(guān)電路6，該電路是直觀的觀察光電耦合開關(guān)的發(fā)光二極管和光敏三級(jí)光之間關(guān)系的電路。R14和R16分別為光敏三級(jí)管和發(fā)光二極管的限流電阻，防止電流過大燒毀器件；W6用于調(diào)節(jié)發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)弱；W5是光敏三極管I/V轉(zhuǎn)換電位器；U5B為精密運(yùn)算放大器，將其設(shè)計(jì)為射隨器來驅(qū)動(dòng)指示燈發(fā)光。將該電路按照原理圖連接好后，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和轉(zhuǎn)盤組件10中的遮光轉(zhuǎn)盤，觀察轉(zhuǎn)盤在遮擋和未遮擋發(fā)光二極管的情況下，指示燈的變化狀態(tài)。+5V接ClO的一端、R14的一端、R16的一端、U5的8腳；GND接ClO的另一端、Cll的一端、發(fā)光二極管D3的負(fù)極、U5的4腳、W5的一個(gè)固定端、W6的可調(diào)端和一個(gè)固定端；C11的另一端接R15 —端、U5的5腳；發(fā)光二極管D3的正極接R13的一端；R13的另一端接U5的6腳、U5的7腳；R14的另一端接U6中光敏三極管的集電極；R15的另一端接U6中光敏三極管的發(fā)射極、W5的可調(diào)端和另一個(gè)固定端；R16的另一端接U6中發(fā)光二極管的正極；U6中發(fā)光二極管的負(fù)極接W6的另一個(gè)固定端。通過該電路可以實(shí)現(xiàn)非調(diào)制型對(duì)射式光電開關(guān)實(shí)驗(yàn)和非調(diào)制型反射式光電開關(guān)實(shí)驗(yàn)。
[0029]圖6為鎖相環(huán)解調(diào)電路7，該電路中NE555產(chǎn)生一個(gè)頻率可調(diào)的方波信號(hào)，將該信號(hào)加在光電親合開關(guān)的發(fā)光二極管端，同時(shí)在光敏三極管輸出端連接了一個(gè)由LM567組成的鎖相環(huán)電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)方波信號(hào)相位鎖定的功能。其中電位器Wl和電容C3共同作用實(shí)現(xiàn)對(duì)方波信號(hào)頻率的調(diào)節(jié)，W3用于調(diào)節(jié)LM567的中心頻率，使其最終鎖定方波信號(hào)的頻率。+5V接C2的一端、Ul的4腳、Ul的8腳、Rl的一端、R2的一端、R5的一端、R6的一端、U2的4腳、U3中發(fā)光二極管的正極；GND接Cl的一端、C2的另一端、C3