一種光電耦合開關實驗儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電子教學設備領域，特別是涉及一種光電耦合開關實驗儀。
【背景技術】
[0002]光電耦合開關的主要優點是單向傳輸信號，輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離，抗干擾能力強、使用壽命長、傳輸效率高。它廣泛用于電平轉換、信號隔離、級間隔離、開關電路、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態繼電器、儀器儀表、通信設備及微機接口中。所以在教學上使學生全方位地掌握光電耦合開關的原理和各種用途是非常必要的。而現有的光電耦合開關試驗儀實驗電路不全面，可實現的實驗較少，不能很好地使學生掌握光電耦合開關的原理和各種應用。
【發明內容】
[0003]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種能夠實現多種關于光電親合開關實驗的光電親合開關試驗儀。
[0004]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是提供一種光電耦合開關實驗儀，包括電源轉換電路、光電耦合開關、伏安特性電路、時間響應電路、電流傳輸比電路、非調制型光電耦合開關電路、鎖相環解調電路、調制型光電耦合開關電路、電機調速模塊、電機和轉盤組件模塊、里程/轉速測量電路、音頻調制/解調電路和表頭供電電路模塊，
[0005]所述電源轉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、時間響應電路、電流傳輸比電路、非調制型光電耦合開關電路、鎖相環解調電路、調制型光電耦合開關電路、里程/轉速測量電路、音頻調制/解調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、時間響應電路、電流傳輸比電路、非調制型光電耦合開關電路、鎖相環解調電路、調制型光電耦合開關電路、里程/轉速測量電路和音頻調制/解調電路中的儀表。
[0007]所述伏安特性電路、時間響應電路、電流傳輸比電路、非調制型光電耦合開關電路、鎖相環解調電路、調制型光電耦合開關電路、電機和轉盤組件模塊、里程/轉速測量電路和音頻調制/解調電路分別連接至所述光電耦合開關。所述電機和轉盤組件模塊中的轉盤為邊緣帶有均勻分布的六個圓孔的黑色轉盤。
[0008]在同一個電路中學生可以分別對反射式光電親合開關和對射式光電親合開關進行實驗。
[0009]根據本實用新型的一個優選實例，所述里程/轉速測量電路包括單片機程序下載電路、液晶顯示電路和輸入脈沖形成和傳輸電路。
[0010]本實用新型具有的優點和積極效果是:能夠全面覆蓋實現多種光電耦合開關實驗，使學生全面地掌握光電耦合開關的工作原理和各種應用；本實驗儀采用搭建式平臺，加強了學生的動手能力。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的電路原理框圖；
[0012]圖2是伏安特性電路圖；
[0013]圖3是時間響應電路圖；
[0014]圖4是電流傳輸比電路圖；
[0015]圖5是非調制型光電耦合開關電路圖；
[0016]圖6是鎖相環解調電路圖；
[0017]圖7是里程/轉速測量電路圖；
[0018]圖8是音頻調制/解調電路圖。
[0019]圖中:1、電源轉換電路；2、光電耦合開關；3、伏安特性電路；4、時間響應電路；5、電流傳輸比電路；6、非調制型光電耦合開光電路；7、鎖相環解調電路；8、調制型光電耦合開光電路；9、電機調速模塊；10、電機和轉盤組件模塊；11里程/轉速測量電路；12音頻調制解調電路；13表頭供電電路模塊；14、儀表。
【具體實施方式】
[0020]為了進一步了解本實用新型的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0021]請參閱圖1，本實用新型的技術方案是提供一種光電耦合開關實驗儀，包括電源轉換電路1、光電耦合開關2、伏安特性電路3、時間響應電路4、電流傳輸比電路5、非調制型光電耦合開關電路6、鎖相環解調電路7、調制型光電耦合開關電路8、電機調速模塊9、電機和轉盤組件模塊10、里程/轉速測量電路11、音頻調制/解調電路12和表頭供電電路模塊13ο
[0022]電源轉換電路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對應連接，即可實現各儀表14正常穩定的工作。
[0024]光電耦合開關2固定在電機和轉盤組件模塊10上，是該實驗儀的核心元件，各個實驗電路都必須與光電親合開關2相連來開展相關實驗；光電親合開關2有對射式光電親合開關和反射式光電耦合開關，在各個電路實驗中，對這兩種開關分別進行實驗。
[0025]如圖2為伏安特性電路3，該電路是測量光電耦合開關電壓和電流關系的電路，通過在該電路中串聯兩個電流表和并聯一個電壓表來實現這一功能。其中R4、R5是光電耦合開關發光二極管的限流電阻，R6是光電耦合開關中光敏三極管的限流電阻，W2用于調節發光二極管的光強度。+5V電壓和低壓可調電源分別是發光二極管和光敏三極管的供電電壓。+5V連接R4的一端；低壓可調電源連接R6的一端；GND連接電流表A3的負極、光電耦合開關U2中光敏三極管的發射極、電壓表的負極；R4的另一端接R5的一端；R5另一端接W2的一個固定端和可調端；W2另一個固定端接U2中發光二極管的正極；U2中發光二極管的負極接電流表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。通過該電路可以實現對射式光電開關伏安特性實驗和反射式光電開關伏安特性實驗。
[0026]如圖3為時間響應電路4，該電路由發光二極管及其驅動電路提供快速開關的方波輻射光源。在方波輻射的作用下，光敏三極管的輸出電壓Uo將發生變化。將光電耦合開關中的發光二極管的方波輻射脈沖接到示波器CHl探頭，用作同步數據采集的同步控制，將輸出信號Uo接到示波器的CH2探頭，作為被測信號。打開光電平臺電源，用示波器測量輸出信號Uo與入射輻射源的時間變化波形，觀察輸出信號UO隨方波輻射的時間變化規律，便可以測量出它的時間響應特性。電路中NE555及其周邊元件組成方波發生器，提供ΙΟΟΗζ-ΙΚΗζ頻率可調的方波信號，調節電位器W3的值即可改變方波信號的頻率，Ql的作用是將方波信號耦合在發光二極管上。電路中個元器件接線如下:+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中發光二極管的正極；GND接電流表A5的負極、電流表A6的負極、Cl的一端、C2的另一端、C3的一端、NE555的I腳；Q1的發射極接Rll的一端；電流表A5的正極接W4的一個固定端；電流表A6的正極接Ul中光敏三極管的發射極、電壓表Vl的負極；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的一個固定端；Q1的基極接R9的另一端；Q1的集電極接Ul中發光二極管的負極；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的可調端和另一個固定端。通過該電路可以實現對射式光電開關時間響應特性實驗和反射式光電開關時間響應特性實驗。
[0027]圖4為電流傳輸比電路5，該電路是測量光電耦合開關流過發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兩個電流表的值來實現這一功能。其中R2、R3是光電親合開關發光二極管的限流電阻，Rl是光電親合開關中光敏三極管的限流電阻，Wl用于調節發光二極管的發光強度。+5V連接R2的一端、Rl的一端；GND連接電流表Al的負極、U3中光敏三極管的發射極；R2的另一端接R3 —端；R3的另一端接Wl的可調端和一個固定端；W1的另一個固定端接U3中發光二極管的正極；U3中發光二極管的負極接電流表Al的正極；R1的另一端接電流表A2的正極；電流表A2的負極接U3中光敏三極管的集電極。通過該電路可以實現對射式光電開關電流傳輸比實驗和反射式光電開關電流傳輸比實驗。
[0028]圖5為非調制型光電耦合開關電路6，該電路是直觀的觀察光電耦合開關的發光二極管和光敏三級光之間關系的電路。R14和R16分別為光敏三級管和發光二極管的限流電阻，防止電流過大燒毀器件；W6用于調節發光二極管發光強弱；W5是光敏三極管I/V轉換電位器；U5B為精密運算放大器，將其設計為射隨器來驅動指示燈發光。將該電路按照原理圖連接好后，手動轉動電機和轉盤組件10中的遮光轉盤，觀察轉盤在遮擋和未遮擋發光二極管的情況下，指示燈的變化狀態。+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、發光二極管D3的負極、U5的4腳、W5的一個固定端、W6的可調端和一個固定端；C11的另一端接R15 —端、U5的5腳；發光二極管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中光敏三極管的發射極、W5的可調端和另一個固定端；R16的另一端接U6中發光二極管的正極；U6中發光二極管的負極接W6的另一個固定端。通過該電路可以實現非調制型對射式光電開關實驗和非調制型反射式光電開關實驗。
[0029]圖6為鎖相環解調電路7，該電路中NE555產生一個頻率可調的方波信號，將該信號加在光電親合開關的發光二極管端，同時在光敏三極管輸出端連接了一個由LM567組成的鎖相環電路，實現了對方波信號相位鎖定的功能。其中電位器Wl和電容C3共同作用實現對方波信號頻率的調節，W3用于調節LM567的中心頻率，使其最終鎖定方波信號的頻率。+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中發光二極管的正極；GND接Cl的一端、C2的另一端、C3