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1、实验仪说明 2实验一、光控开关设计实验实验二、光控灯设计实验实验三、光照度计设计实验实验四、光功率计设计实验实验五、光电报警设计实验实验六、红外遥控设计实验实验七、PSD位移测试设计实验报警器设计实验2实验八、热释电2实验九、光电转速计设计实实验十、光电测距设计实验 34实验十一、太阳能充电器设计实3实验十二、数字温度计设计实验十三、颜色识别系统设计实验4实验十四、光电开关里程表设计实验5实验十五、红外体温计设计实验5实验十六、光纤烟雾报警设计实验5实验十七、光纤位移测量系统设计实验5实验十八、光纤微弯称重系统设计实验63实验仪说明一、产品介绍：光电技术是光学、 电子学和计算机科学知识的高度集
2、中，是跨学科的边缘技 术。光电技术广泛应用于工农业和家庭生活等各领域。在这些领域中，几乎都涉及将光辐射信息转换为电信息的问题，即光辐射的检测问题。因此光电检测技术是 光电技术的核心和重要组成部分。光电检测具有非接触、实时和高精度等特点，其 技术得到迅速发展。 光电探测器可将一定的 光辐射转换为电信号，然后经过信号处 理,去实现某种目的。它是光电系统的核心组成部分，其性能直接影响着光电系统 的性能。GCGDCX-B型光电技术创新实训平台针对光电器件应用设计而开发，提供多种 光电器件的应用模块、设计模块、以及设计中所需要的电子元器件，并配备有各种电源接口。学生根 据所提供的实验模块进行设计，或根据
3、所提供的实验模块进行二 次开发,提高学生动手动脑 能力及创新意识。二、系统组成：整个系统分4部分：1、主机箱:主机箱主要为各设计模块提供电源供给以及模块固定。一个主机 箱可以安 放六个设计模块。2、实验模块:通过各实验模块完成各应用实验。3、设计性实验物料：二次开发实验用4、导轨结构件组件：固定各种光电器件用。实验一、光控开关设计实验一、实验目的1、了解和掌握光敏电阻光控开关应用原理2、了解和掌握光控开关电路原理二、实验内容1、光敏电阻光控开关实验2、设计性实验三、实验仪器1、光电创新实验仪主机箱2、光控开关实验模块3、连接线4、万用表四、实验原理1、光敏电阻的结构与工作原理光敏电阻又称光导管
4、，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没 有极性,纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时 光敏电阻值（暗电阻很大，电路中电流（暗电流很小。当光敏电阻受到一定波长范围 的光照时，它的阻值（亮电阻急剧减小，电路中电流迅速增大。 一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越 小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。 实际光敏电阻的暗电阻值一般 在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。光敏电阻的结构很简单，下图（a为金属封装的硫化镉光敏电阻的结构图。在玻 璃底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。半导体的两端装有金属 电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接入电
5、路。为了防止周围介质的影响，在半？/ 111：bb(a (b (c导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围 内透射率 最大。为了提高灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案，如图（b所 示。图（c为光敏电阻的接线图。2、本实验通过改变照射到光敏电阻上光强大小来控制继电器的开关状态，从而控制发光二极管指示灯的亮和灭。五、注意事项1、不得扳动面板上面元器件，以免造成电路损坏，导致实验仪不能正常工作。2、金色测试钩说明：Vim为比较器输入电压测试点、Vyz为阈值电压测试点六、实验步骤1、光敏电阻输出端金色插座对应接到 “IN端金色插座,“ OUT”寸应接到继 电器正负端。2
6、、打开电源开关，用万用表测量Vim端电压，用手遮挡光敏电阻，分别记下明、暗时Vim电压3、调节阈值电压使Vyz值在明暗电压值之间4、用手遮挡光敏电阻，观察指示灯指示状况。七、设计性实验光控开关原理图如下,IN1和CON1为光敏电阻输入端。U8为运算放大器，型 号为OP07,此运算放大器构成比较器电路。当 3脚电压高于2脚电压时输出高电平 三极管Q4截止继电器不吸合，发光二极管不发光。反之2脚输出低电平，三极管Q4 导通，继电器得电导通，发光二极管发光。vet/丁 严二临八、思考题 分析光敏电阻应用场合。实验二、光控灯设计实验一、实验目的1、了解和掌握光敏电阻光控灯应用原理2、了解和掌握光敏电阻
7、光控灯电路原理二、实验内容1、光敏电阻光控灯实验2、光敏电阻光控灯设计性实验三、实验仪器1、光电创新实验仪主机箱2、光控灯实验模块3、连接线4、万用表四、实验原理1、光敏电阻的结构与工作原理光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没 有极性,纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时 光敏电阻值（暗电阻很大，电路中电流（暗电流很小。当光敏电阻受到一定波长范围 的光照时，它的阻值（亮电阻急剧减小，电路中电流迅速增大。 一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越 小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。 实际光敏电阻的暗电阻值一般 在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下
8、。光敏电阻的结构很简单，下图（a为金属封装的硫化镉光敏电阻的结构图。在玻 璃底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。半导体的两端装有金属 电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接入电路。为了防止周围介质的影响，在半？/ 111：bb(a (b (c导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围 内透射率 最大。为了提高灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案，如图（b所 示。图（c为光敏电阻的接线图。2、本实验通过改变照射到光敏电阻上光强大小来控制 LED发光强弱。五、注意事项1、不得扳动面板上面元器件，以免造成电路损坏，导致实验仪不能正常工作六、
9、实验步骤1、 光敏电阻输出端金色插座对应接到“IN端金色插座。2、打开电源开关，用手遮挡光敏电阻，观察指示LED明暗变化。3、调节可调电阻 W1,观察指示LED明暗变化。七、设计性实验下图为光敏电阻光控等电路原理图。该电路为恒流控制电流，在某一固定状态丄ED驱动电流恒定不变，从而使LED 输出光功率恒定。恒流控制原理如下：假设某一瞬间LED电流增加，则R44上压降增大，U4通向输 入端电压增大,U4输出增大,U5反向输入端增大,U5输出则减小,Q1基极电流减小, 从而LED驱动电流也减小保证了 LED电流的恒定。反之分析原理亦同。辰-PDC八、思考题1、分析光控灯应用场合 2、查找资料，设计光
10、利用敏电阻控制220V灯原理图实验三、光照度计设计实验、实验目的1、了解和掌握光电池在光照度计上的应用原理2、了解和掌握光照度计结构原理3、了解和掌握光照度计电路设计原理二、实验内容1、光照度计测量光照度实验2、光照度计设计实性验三、实验仪器1、光电创新实验仪主机箱2、光照度计&光功率计设计模块3、照度计探头4、连接线4、万用表四、实验原理光照度是光度计量的主要参数之一，而光度计量是光学计量最基本的部分。光度量是限于人眼能够见到的一部分辐射量，是通过人眼的视觉效果去衡量的，人眼 的视觉效果对各种 波长是不同的，通常用V（入表示,定义为人眼视觉函数或光谱光视 效率。因此，光照度不是一个纯粹的物理
11、量，而是一个与人眼视觉有关的生理、心理 物理量。光照度是单位面积上接收的光通量，因而可以导出：由一个发光强度I的点光源, 在相距L处的平面上产生的光照度与这个光源的发光强度成正比，与距离的平方成反比，即:2/LIE =式中:E光照度，单位为Lx;I光源发光强度，单位为cd;L距离,单位为m。光照度计是用来测量照度的仪器，它的结构原理如下图所示：图3-1图中D为光探测器，图3-2为典型的硅光探测器的相对光谱响应曲线；C为余弦 校正器,在光照度测量中，被测面上的光不可能都来自垂直方向，因此照度计必须进 行余弦修正，使光探测器不同角度上的光度响应满足余弦关系。余弦校正器使用的是一种漫透射材料，当入射
12、光不论以什么角度射在漫透射材料上时，光探测器接收 到的始终是漫射光。 余弦校正器的 透光性要好;F为V（入校正器,在光照度测量中， 除了希望光探测器有较高的灵敏度、较低的噪声、较宽的线性范围和较快的响应时间等外，还要求相对光谱响应符合视觉函数 V（入而通常光探测器的光谱响应度与 之相差甚远，因此需要进行V（入匹配。匹配基本上都是通过给光探测器加适当的滤光片（V（入滤光片来实现的，满足条件的滤 光片往往需要不同型号和厚度的几片颜色玻璃组合来实现匹配。当D接收到通过C和F的光辐射 时，所产生的光电信号，首先经过I/V变换,然后经过运算放大器A放 大，最后在显示器上显示出相应的信号定标后就是照度值。
13、图3-2硅光电探测器光谱特性曲线 图3-3光谱视觉曲线 照度测量的误差因素1照度计相对光谱响应度与 V（入的偏离引起的误差 2接收器线性：也就是说接收器的响应度在整个指定输出范围内为常数。3疲劳特性:疲劳是照度计在恒定的工作条件下，由投射照度引起的响应度可逆 的暂时的变化。4照度计的方向性响应。5由于量程改变产生的误差：这个误差是照度计的开关从一个量程变到邻近量程 所产生的系统误差。6温度依赖性:温度依赖性是用环境温度对照度头绝对响应度和相对光谱响应度 的影响来表征。7偏振依赖性:照度计的输出信号还依赖于光源的偏振状态。8照度头接收面受非均匀照明的影响。五、注意事项1、不得扳动面板上面元器件，
14、以免造成电路损坏，导致实验仪不能正常工作。2、说明:输入“ +”-”为探头输入端、输出“ +”-”为照度计输出电压测试点。XI、X10、X100开关为放大倍数切换开关。六、实验步骤1、 照度计探头红黑插座对应接到实验模块上输入端“ +”- ”2、 万用表红黑表笔对应接到实验模块上输出端“ +” -” 。“3、放大倍数切换开关拨至X1挡，向上拨。4、打开电源开关，观察万用表指示数值。5、改变不同光照度和放大倍数，观察万用表指示数值变化6关闭电源。七、设计性实验 光照度计电路原理图如下U1对光电池输出电流进行N变换,将光电流转换为电压,K1为档位切换开 关。U2对输出电压进行放大，调节RP1阻值大小可以给便放大倍数,5脚对应电位 器为调零电位器。LKR650GK八、思考题分析放大电路芯片选用条件 实验四、光功率计设计实验、实验目的1、了解和掌握光硅光电探测器在光功率计上的应用原理2、了解和掌握光功率计结构原理3、了解和掌握光功率计电路设计原理二、实验内容1、光功率计测量光照度实验2、光功率计设计实性验三、实验仪器1、光电创新实验仪主机箱2、光照度计&光功率计设计模块3、功率计探头4、连接线4、万用表四、实验原理(mw和分
