光电课程设计报告2012Word文档下载推荐.doc
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三、设计框图及整体概述 4
四、各单元电路的设计方案及原理说明 4
1、用定时器构成多谐振荡器作调制电源 5
(1)电路结构 5
(2)由定时器组成的多谐振荡器 5
(3)发射端电路 6
2、用放大器构成接收放大电路 7
(1)光放大器 7
(2)光比较放大器 7
五、调试过程及结果 8
1、调试的过程及体会 8
2、调试结果 8
六、设计、安装及调试中的体会 9
七、对本次课程设计的意见及建议 9
八、参考文献 10
九、附录 10
1、整体电路图 10
2、课程设计实物图 10
3、元器件清单 11
一、设计任务书
1、课题
光电报警系统设计与实现。
2、目的
本课程设计的基本目的在于巩固电子技术、光电技术、感测技术以及传感器原理等方面的理论知识,从系统角度出发,培养综合运用理论知识解决实际问题的能力,并养成严谨务实的工作作风。
通过个人收集资料,系统设计,电路设计、安装与调试,课程设计报告撰写等环节,初步掌握光电系统设计方法和研发流程,逐步熟悉开展工程实践的程序和方法。
3、设计要求
(1)基本要求
用构成占空比为0.5多谐振荡器作发光二极管的调制电源,并对参数选择进行分析说明;
选用构成比较放大器进行报警电路设计;
画出所做实验的全部电路图,并注明参数;
记录调试完成后示波器输出的各测量点电压波形。
(2)扩展要求(选做)
分析影响作用距离的因素,提出提高作用距离的措施;
设想光电报警系统的应用场合,并根据不同应用提出相应电路的设计方案。
如需要闪烁报警,电路如何设计?
二、实验仪器
多功能面包板………………………………………………………………1块
..双通道数字存储波示器………………………1台
直流稳压电源…………………………………………………1台
万用表………………………………………………………………………1台
三、设计框图及整体概述
光电报警系统是一种重要的监视系统。
目前其种类日益增多。
有对飞机、导弹等军事目标入侵进行的报警系统;
也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警的系统。
红外报警系统是各种报警器中使用最多的一种,它是利用在红外波段的光电探测器制作的一种光电探测系统。
常用的红外报警器,按其工作方式可分为被动式和主动式两种。
被动式红外报警器只有接收部分,当有人和物体进入其监视范围之内时,人或物体发出的红外辐射被相应的红外探测器接收后,经过信号放大和处理,就会发出报警。
主动式红外报警器的原理框图如图1所示。
由红外光源发出的红外辐射被红外探测器接收,红外辐射信号变为电信号,经信号放大和处理电路后送报警电路。
这种报警器实际上分成发送和接收两部分,分开放置。
当没有人和物体进入这两部分之间,红外辐射没有被阻挡时,报警处于一种状态,不报警。
一旦有人或物体进入这两部分之间。
红外辐射被阻挡,报警器立即翻转到另一种状态,即可报警。
图1主动式红外报警器原理框图
一般来说,被动报警系统的保密性好,但是设备比较复杂;
而主动报警系统可以利用特定的调制编码规律,达到一定的保密效果,设备比较简单。
考虑到元器件及其他设备要求,本课程设计采用主动式红外报警器工作方式。
四、各单元电路的设计方案及原理说明
1、用定时器构成多谐振荡器作调制电源
555定时器是一种应用方便的中规模集成电路,广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
(1)电路结构
定时器的内部电路由分压器、电压比较器和、简单锁存器、放电三极管以及缓冲器组成,集成电路的内部结构如图2所示,管脚图如图4所示。
图2NE555集成电路的内部结构图
8
7
6
5
1
2
3
4
NE555
图3NE555集成电路管脚图
(2)由定时器组成的多谐振荡器
NE555集成电路的内部结构可参看图2。
用它构成占空比为0.5的多谐振荡器原题图如图4所示。
下面对照电路图简述其工作原理及参数选择。
当3脚为高电平(略低于Vc时),输出电压将通过R1对C1充电。
A点电压按指数规律上升,时间常数为R1C1。
当A点电压上升到上限阙值电压(约2Vc/3时),定时器输出翻转成低电平(略大于0V)。
这时,A点电压将随C1放电而按指数规律下降。
当A点下降到下限阙值电压(约Vc/3)时,定时器输出变成高电平,调整R2的阻值得到严格的方波输出。
用NE555组成振荡器来驱动发光管时,要注意发光管上串联一个限流电阻。
使输出电流小于或等于发光管的最大正向电流。
若振荡器输出电压为Vo,则限流电阻R取值为
如果限流电阻低于上述公式所得值,或未加限流电阻,则会造成发光管和定时器烧毁。
图4多谐振荡器
(3)发射端电路
如图4,当C1=,C2=,时,输出方波的占空比满足设计要求,即为50%。
占空比为50%的方波发射电路如图5所示。
图5发射端电路图
2、用放大器构成接收放大电路
(1)光放大器
利用光敏二极管的反向特性,当接收到光信号时,光敏二极管导通良好,产生电压,放大器即可对信号处理;
当没有接收到光信号时,光敏二极管截止,放大器的同相端电压几乎为0。
利用1/2LF353构成的光放大器,如图6所示。
图6光放大器电路图
(2)光比较放大器
图7光比较放大器电路图
电路如图7所示。
用1/2LF353构成一个比较放大器。
放大器的正端加2V左右偏压,负端加信号电压。
当光线未阻断时,从主放大器来的交流信号经二极管检波电路,再经R5C3低通滤波器后得到直流电压,使后面的放大器负载输入端电位大于(或等于)正输入端电位。
则放大器输出电压近似为0,LED管截止,不发光。
当光线被阻断时,信号消失,光放大器只有正端加正电压,输出为正电压,LED指示管导通发出黄色光以示报警。
电阻R8是LED限流电阻。
五、调试过程及结果
1、调试的过程及体会
通过本次设计,使我认识到调试的重要性。
总的说来,这次光电设计的电路并不是特别难,并且使用面包板来实现,相对PCB说来,也相对简单得多。
但调试过程中,我还是遇到了一些问题,这使我充分认识到自己动手能力的缺乏。
布线方面,一开始总是很随意,布局很凌乱,而且没有一边布线,一边测量某些参数,等到全部弄好后,再出现问题时,往往不知如何去查找问题。
还有,导线的选取要认真,往往导线出现问题时最难发现的。
还有,调试最重要的一点,就是要有耐心,千万莫半途而废,或太过急躁,这样调试的话,往往很难解决问题。
2、调试结果
根据各关键节点的理论计算,逐步判断各关键节点的参数是否符合设计要求。
本设计中的关键节点有如下几个:
555芯片3脚电压(输出电压)、放大器输出电压、比较器输出电压。
以上各关键节点的电压测试数据分别如图8-图11所示。
图8NE555芯片3脚输出波形图图9放大器输出电压波形图
六、设计、安装及调试中的体会
通过本次光电设计,使我对光电知识的实际应用有了更深刻的理解和体会,这次课程设计,不仅提高了我的动手能力,使我对设计的整个流程有了一定的了解,更使我了解光电知识应用的广泛性和前景。
设计的成功,极大的提高了的我的自信心,促进了我对光电的学习兴趣,使我明白了理论联系实际的重要性。
此次设计使得我清楚了一项设计的整体流程:
明确设计要求,功能及功能模块的设计,查阅相关资料和确定元器件,电路连接、调试、调整改进与检查,电路成型,总结;
设计电路时,我上网查阅了很多资料和论文,这也培养了我搜索知识的能力,开拓了我的视野。
电路的设计,还巩固了我模电的知识。
电路的连接和调试极大的提高了我的动手实践能力,这也是目前我最缺乏的。
调试过程中,使我明白动手的重要性,实践出真知。
理工科的学生,就应该具备这样的动手能力。
最后,设计报告的制作,又使我熟练掌握了原理图的绘制,Word软件的多功能操作。
还培养了我整理知识的能力,使我熟悉了报告制作的基本要求。
总之,这次设计,使我认识到了自己知识的局限性,培养了我的动手能力,并使我体会到了成功的感觉,对我今后的学习起到了极大的促进作用。
七、对本次课程设计的意见及建议
这次课程设计总的说来,已经是相当成功了,绝大多数的同学都很好的完成了该设计,这次设计,促进了同学们的学习和动手的积极性,班级形成了很好的学习气氛。
建议的话,有如下几个方面:
第一,元器件方面,希望能给我们更大的自由空间,让我们可以自由进行电路的设计和调试,而不必受元器件的制约。
第二,希望以后课程设计的时间能安排的更合理,希望能早些进行,而不必安排在期末,这样同学们的时间能更充裕。
第三,红外线对管的发光太弱,黑管很难接受到白管发射的红外线信号,以至于报警指示灯经常处于长亮的状态。
希望能换成更好的红外对管进行试验,效果会更加好。
九、附录
1、整体电路图
附图1
2、课程设计实物图
附图2
3、元器件清单
元器件
数量
电阻
芯片
NE555
1K
LF353
5.6K
二极管
发射管
10K
接收管
100K
发光二极管
电容
103
整流二极管
104
附表1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 光电 课程设计 报告 2012
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