光电报警

光电报警

摘要：与传统的报警器相比较，光电报警器可应用的范围更加地广泛,它可应用于传统报警器不能应用的范围，如防盗报警、火灾探测、煤气泄露报警、交流电流越限报警、玻璃破碎探测等。由于盗窃率的不断提高，故设计了一个用于防盗光电报警器，但它有一些缺点，本文接下来先介绍这种用于防盗的光电报警电路及系统，再说一下下我对此的一些改进。

关键词：光电报警器防盗报警器系统 555定时器发光电路接收电路 3140运算放大器自动化改进

1、综述

报警器分为机械式报警器和电子报警器。经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域。随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这些方面。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。

在当今高速发展的社会中，入室盗窃率的不断提高。家，学校宿舍，办公室的财产安全存在很多的隐患，当家中无人或仅有老人孩子在家或者在家熟睡，必须确保家庭成员和财产的安全。众多住宅小区，学校宿舍，办公室的安防主要是依靠安装防盗门、防盗窗以及人工防范来实现的。这样不仅有碍美观，而且还不能有效地防止小偷的侵入，而光电报警器就可很好解决这个问题。并且本人在高中时目睹了教师办公室的防盗网被锯开，电脑及贵重物品丢失的情况，所以从这件事切身地认识到了传统防盗措施是远远不够的，现在可以在窗户和门上安上这种光电报警器，这样可以更有效地防盗，并且还可以通过无线主机，实现远程监控，减少不少物力和财力，它可广泛地应用于智能化小区,宿舍，办公室，金融部门的储蓄网点,写字楼,仓库,企事业单位等分散营业场所的安全防范中。

2、光电报警原理

光电报警器的主要部分是光电传感器。传感器是指能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成。传感器的原理有各种各样，其中光电式传感器，是将光通量转化为电量的一种传感器，光电式传感器的基础是光电转换元件的光电效应。由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，一般情况下具有非接触、高精度、高变率、高可靠性和反应快等特点，加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器的内容及其丰富，在检测和控制领域中得到广泛的应用。

光电报警是利用基于光电效应的传感器（即光电传感器）。光电传感器在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。利用它能测量光线的遮挡，组成报警电路。防盗报警电路是用发光电器件发光二极管和光敏二极管组成的。发光二极管和光敏二极管组成一类似开关作用的装置，再通过一发光二极管和蜂鸣器发出警告。利用光敏二极管来代替开关，它衔接报警电路。要求在正常情况下，三极管不导通；小偷侵入时，光敏二极管接收不到光，光敏二极管不导通，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。

3、光电报警电路

3.1内容与要求

本课程设计就是用发光电器件发光二极管和光敏二极管组成防盗电路。发光二极管和光敏二极管组成一类似开关作用的装置，再通过一发光二极管和蜂鸣器来发出警告。

电路又包括：发光电路，接收电路，放大电路和报警电路。如下：调制光发光电路接收电路放大电路报警电路

要求：

根据光电式传感器的工作原理，设计一种防盗电路装置。

利用光敏二极管代替开关，衔接报警电路。

要求正常情况下，三极管不导通；小偷侵入时，光敏二极管

接收不到光，不导通，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。

总电路应包括与传感器元件相接的调制电路、放大电路和报

警电路。

发光电路和接收电路都用同一个调制电路来启动，可以通过

延长导线来使发光二极管和光敏二极管的距离延长，可以保证系统在一定器件的条件下作用距离较远。

3.2元件清单元件

3.3电路设计

发射电路

用NE555组成的多谐振荡器作为调制电源组成如下的调制电源电路，再接上发光二极管和限流电阻，组成发射电路，原理图

红外发光二极管没给出，这是我找到的红外发光二极管，型号SE303，其外形和发光二极管LED相似，发出红外光。管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。用红外发光二极管发射红外线去控制受控装置时，受控装置中均有相应的红外光一电转换元件，如红外接收二极管，光电三极管等。

接收电路

接收电路跟发射电路类似，用光敏二极管代替发光二极管并充当开关的作用。正常情况下，发光二极管和光敏二极管对应，光敏二极管接到光线导通，输出高电平。当有小偷经过时，光敏管接收不到光，不导通，输出低电平。

放大电路

以前用的是是一般的放大电路，现在我把它改为3140运算放大器。因为3140运算放大器只对照射到光敏二极管上的光的突然变化作出反应，而忽略掉环境光线的缓慢变化。利用3140运算放大器对光敏管的信号进行放大。如下图所示：

放大电路

当光束突然断开时，运算放大器在延迟时间之内保持正输出。3接信号输入，5是信号输出后接报警电路报警电路

报警电路用一个三极管来导通。正常情况下，三极管不导通，报警电路不同。当接到检测低电平信号，即有小偷侵入时，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。其电路图如下：

5.自己的想法及改进

5.1

通过上述原理可做出光电报警器，用于防盗。但它有缺陷，小偷一般通过窗户或门进入实行盗窃活动，可安在窗户及仓库门上，并且可通过GSM无线传输实现自动化，直接与110报警中心连接，当蜂鸣器报警时可一边报警，一边连到报警中心。 5.2 本来想可用激光代替红外发光二极管改进光源，但因为它发出

的光有颜色，可以被小偷发现，不利于防盗，故还用红外发光二极管。但人家没给出型号，我在网上找到了SE303红外发光二极管。因为其外形和发光二极管LED相似，发出红外光，在电路中更容易实现。 5.3 我改用了对电压变化敏感的3140运算放大器。因为它只对照

射到光敏二极管上的光的突然变化作出反应。 5.4

后边设想：当用3140运算放大器把电压放大后，把输出电压，可接到单片机上，通过AD 转换，光线变化时，电压变化，来控制蜂鸣器间歇式地响及LED灯闪烁，还可以借此实现自动化控制。

5.5

问题是容易误判，这样一方面从应用范围上来缩小，只用于库房及别墅等闲人少去的地方，这些地方闲人很少去，可减少些误报。另一方面可从光路上来解决，光线发射仓库门上：

光线1可对小偷趴着进仓库作用；光线2可对小偷俯着身进仓库作用；

光线3，光线3可对小偷跳跃着进入仓库作用；窗户上：

窗户上只要一条光线就可实现，因为小偷爬窗户进要开窗或打破窗

户要遮红外光。

通过这次的课程设计，使我更进一步的了解了光电传感器原理及相关知识，加深了对光电整体的认识。提升了自己的实际思考能力。明白了设计一个关于传感器报警方面的课题应怎么入手。此外也加强了我搜集资料和整理资料的能力，提高了自己分析问题、解决问题的能力。参考文献

1.陶红艳.传感器及现代检测技术.清华大学出版社. 2009.3

2.江学文等.光电技术.科学出版社. 2009.1

3.(日)高桥清, (日)小长井诚. 传感器电子学.宇航出版社.1987.11

4.黄贤武、曲波、郑筱霞、刘文杰.传感器实际应用电路设计.电子科技大学出版社 1997.6

(整理)5光电效应实验.

光电效应实验 一定频率的光照射在金属表面时, 会有电子从金属表面逸出,这种现象称为光电效应。1887年赫兹发现了光电效应现象，以后又经过许多人的研究，总结出一系列实验规律。1905年，爱因斯坦在普朗克能量子假设的基础上，提出了光量子理论，成功地解释了光电效应的全部规律。 实验原理 光电效应的实验原理如图1所示。用强度为P 的单色光照射到光电管阴极K 时，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极板A 迁移，在回路中形成光电流。 图1 实验原理图 图2 光电管同一频率不同光强的 伏安特性曲线 用实验得到的光电效应的基本规律如下： 1、 光强P 一定时，改变光电管两端的电压AK U ，测量出光电流I 的大小，即可得 出光电管的伏安特性曲线。随AK U 的增大，I 迅速增加，然后趋于饱和，饱和 光电流m I 的大小与入射光的强度P 成正比。 2、 当光电管两端加反向电压时，光电流将逐步减小。当光电流减小到零时，所对 应的反向电压值，被称为截止电压U 0（图2）。这表明此时具有最大动能的光 电子刚好被反向电场所阻挡，于是有 0202 1eU mV =（式中m 、V 0、e 分别为电子的质量、速度和电荷量）。（1） 不同频率的光，其截止电压的值不同（图3）。 3、 改变入射光频率ν时，截止电压U 0随之改变，0U 与ν成线性关系（图4）。实 验表明，当入射光频率低于0ν(0ν随不同金属而异，称为截止频率)时，不论光 的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。

图3光电管不同频率的伏安特性曲线 图4截止电压U 0与频率ν的关系 4、光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于0ν，在开始照射后立即有光电子产生，延迟时间最多不超过910-秒。 经典电磁理论认为，电子从波阵面上获得能量，能量的大小应与光的强度有关。因此对于任何频率，只要有足够的光强度和足够的照射时间，就会发生光电效应，而上述实验事实与此直接矛盾。显然经典电磁理论无法解释在光电效应中所显示出的光的量子性质。 按照爱因斯坦的光量子理论，光能是集中在被称之为光子的微粒上，但这种微粒仍然保持着频率（或波长）的概念，频率为ν的光子具有能量ν=h E ，h 为普朗克常数。当光束照射金属时，是以光粒子的形式打在它的表面上。金属中的电子要么不吸收能量，要么就吸收一个光子的全部能量νh ，而无需积累能量的时间。只有当这能量大于电子摆脱金属表面约束所需的逸出功A 时，电子才会以一定的初动能逸出金属表面。按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程： A mV hv +=2021 （2） 式中，A 为金属的逸出功，202 1mV 为光电子获得的初始动能。 由该式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大。光子的能量A h 0<ν时，电子不能脱离金属，因而没有光电流产生。产生光电效应的最低频率（截止频率）是h A 0=ν。 将（2）式代入（1）式中可得： A h eU 0-ν= （3） )(00v v e h U -= 此式表明截止电压0U 是频率ν的线性函数。只要用实验方法得出不同的频率的截止电压，由直线斜率和截距，就可分别算出普朗克常数h 和截止频率0ν。基于此，在爱因斯坦光量子理论提出约十年后，密立根用实验证实了爱因斯坦的光电效应方程，并精确地测定了普朗克常数。两位物理大师在光电效应等方面的杰出贡献，分别于1921

光电效应例题汇总

右图中，锌板带正电，验电器也带正电。 光电效应中，金属板发射出来的电子叫光电子，光电子的定向移动可以形成光电流。 相关知识：电磁波按照频率依次增大（波长依次减小）的顺序排列： 无线电波→红外线→可见光→紫外线→x射线→γ射线 可见光又分为7中颜色：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 光的频率和颜色是对应关系，一个频率对应一种光的颜色。单色光就是单一频率的光。 光照强度：单位时间内照射到单位面积上的光的能量。（光线和接收面垂直时） 通俗讲，光照强度大就是光线密集的意思。房间里开一盏灯时没有开两盏灯光照强度大。 光电效应的规律：（右图为研究光电效应的电路图） 1．光电管中存在饱和电流。当光照强度、光的颜色一定时，光电流随着AK极之间的电压增大而增大，但是当电压增大到一定程度以后，光电流就不再增大了，光电流能达到的最大值叫饱和电流。 控制光的颜色，饱和电流与光照强度有关，光照越强则饱和电流越大。 2．光电管两端存在着遏止电压。当A、K极之间电压为零时，光电流并不为零。当在A、K极加反向电压时，即A极为负极板，K极为正极板时，光电子在两极之间减速运动。反向电压越大，光电流越小，当反向电压达到某一值时，光电流消失，能够使光电流消失的反向电压叫遏止电压，用U C表示。 遏止电压与光照强度无关，只与入射光的频率有关，频率越大则遏止电压越大。 右图中，甲乙丙三种光的频率大小关系？ 甲、乙的光照强度大小关系？ 乙、 3．金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与光照强度和光照时间无关。 当入射光的频率低于某一值时，无论光照多强，时间多长都不会发生光电效应。而这一值叫做截止频率，又叫极限频率，用νc表示。 4．如果入射光的频率超过了截止频率，无论光照强度多么弱，发生光电效应仅需10-9s。 爱因斯坦为了解释光电效应，提出了光子说： 1．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E=hν。ν指光的频率。 2．金属中的自由电子吸收光子能量时，必须是一次只能吸收一个光子，而且不能累计吸收。 3．光子不能再分，自由电子吸收光子时要么是全部吸收，要么不吸收。 4．自由电子吸收光子仅需10-9s。

红外报警实验报告

西安邮电大学 实验报告 课程名称：光电系统嵌入式开发与应用实验 院系名称：电子工程学院光电子技术系 学生姓名：郭欣（27） 专业名称：光电信息科学与工程 班级：光电1308 指导教师：余娟

时间：2015年月日至2015年月日实验三：红外报警系统 一、实验目的 1、了解发光二极管的具体应用； 2、练习自拟简单的光电系统试验； 3、了解主动式和被动式光电报警系统设计原理； 4、利用单片机进行数据采集与分析并进行声音和光报警。 二、实验器材 1、51开发板一套； 2、TSAL6200为红外发光二极管； 3、HS0038B红外一体化接收头。 三、实验原理 1、主动式红外报警

主动红外入侵报警器是由发射部分和接收部分组成，发射部分是由发光源、光源驱动组成；接收部分是由光电传感器、放大器、信号处理器等部分组成。 工作思路为：由接收部分中的红外光电传感器把光信号转换成电信号，经过电路处理后传给报是一种红外线光束遮挡型报警器，发射部分中的红外发光二极管在驱动的激发下，发出一束经过调制的红外光束(此光束的波长约在～微米之间)，经过防范区到达接收部分，构成了一条警戒线。正常情况下，接收部分收到的是一个稳定的光信号，当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收部分收到的红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。 2、应用器件介绍 发射部分和接收部分均采用单片机进行控制，红外发射和接收采用与红外遥控相同的红外发射接器件。发射部分主要器件为TSAL6200，接收部分主要器件为HS0038B。 （1）TSAL6200为红外发射二极管，波长为940nm。 （2）HS0038B为一红外一体化接收头，其内部接收红外信号频率为38kHz，周期约26μs，它同时对信号进行放大、检波、整形得到TTL 电平的编码信号，再送给单片机。管教图如下

光电材料与器件实验指导书

《光电材料与器件》实验指导书 何宁编 桂林电子科技大学信息与通信学院 2008年12月

实验一光电池及LED光源特性测试 一．实验目的 1 理解光电池的光电转换机理及主要特性参数。 2 理解LED光源的电光转换机理、驱动方式及主要特性参数。 3 掌握两种器件的应用及参数的测试方法。 二．实验内容 1 测量光电池的开路电压、短路电流和伏安特性。 2 测量LED光源的驱动特性及电光转换效率。 三．实验原理 光电池是由一个面积较大的PN结构成，它是一种直接将光能转换成电能的光电器件，这种器件是利用光生伏特效应，当光线照射到P-N结上时，就会在P-N结两端出现电动势（P区为正；N区为负），若负载接入PN结两端，光电池就有功率输出。光电池对不同的波长的光反映的灵敏度是不同的，按制作材料不同可分为硅光电池和硒光电池，光谱特性如图1所示。 图1 光谱特性图2 光电特性 图1中硅光电池的光谱响应范围是波长4000?——12000?，在波长为8000?时达到峰值，而硒光电池的峰值出现在5000 ?左右，波长的范围是3800——7500?，1埃=0.1nm。 图2中硅光电池的开路电压与光照是一种非线性关系，当光照强度在200勒克斯时就趋向饱和。而短路电流在很大的范围内与光照成线型关系，因此使用光电池作为测量元件使用时，应该把它当成电流源的形式来研究，因为短路电流与光强是线性的，处理起来比较方便，而不要当成电压源使用。需要说明的是这里说的短路电流与开路电压与平时意义上不同，它是指外负载电阻相对与内阻非常小时候的电流值，以及外负载很大时的端电压。实验时外负载电阻<15Ω时，就认为是短路电流，而>5.0K时，就认为是开路电压。经实验证明外负载越小线性度越好。 不同颜色的光有不同的波长，因此光电池的光照频率也不同，光电池的频率特性是指输出电流随调制光的频率变化的关系，图3分别表示硅光电池与硒光电池的频率响应曲线，可见硅光电池有较好的频率特性，而硒光电池则较差。太阳能辐射能量主要集中在1.3-32um的波长范围，表面温度近6000K的太阳能辐射出的能量95%以上的部分分布在波长小于2um的光谱范围。而对于温度为几百K的物体其辐

光电效应教案

第二节光的粒子性 一、教学目标 1．应该掌握的知识方面． (1)光电效应现象具有哪些规律． (2)人们研究光电效应现象的目的性． (3)爱因斯坦的光子说对光电效应现象的解释． 2．培养学生分析实验现象，推理和判断的能力方面． (1)观察用紫外线灯照射锌板的实验，分析现象产生的原因． (2)观察光电效应演示仪的实验过程，掌握分析现象所得到的结论． 3．结合物理学发展史使学生了解到科学理论的建立过程，渗透科学研究方法的教育． 二、重点、难点分析 1．光电效应现象的基本规律、光子说的基本思想和做好光电效应的演示实验是本节课的重点． 2．难点是(1)对光的强度的理解，(2)发生光电效应时光电流的强度为什么跟光电子的最大初动能无关，只与入射光的强度成正比． 三、教具 锌板、验电器、紫外线灯、白炽灯、丝绸、玻璃棒、光电效应演示仪． 四、主要教学过程 (一)新课的引入 光的波动理论学说虽然取得了很大的成功，但并未达到十分完美的程度．光的有些现象波动说遇到了很大的困难，请观察光电效应现象． (二)教学过程的设计 1．演示实验． 将锌板与验电器用导线连接，用细砂纸打磨锌板表面．把丝绸摩擦过的玻璃棒放在锌板附近，用紫外线灯照射锌板． 边演示边提问：紫外线灯打开前后，验电器指针有什么变化？这一现象说明了什么问题？引导学生分析并得出结论：光线照射金属表面，金属失去了电子导致验电器指针张开一角度．明确指出光电效应是光照射金属表面，使物体发射电子的现象．照射的光可以是可见光，也可以是不可见光．发射出的电子叫光电子． 说明：这个实验如果按照课本上的装置进行效果很不理想，因为紫外线照射锌板飞出电子时锌板带正电，在锌板附近形成电场又将电子吸附回去．锌板电势升到很小的值就使逸出和返回的电子达到动态平衡，很难使验电器指针明显地张开． 2．进一步研究光电效应． 以上实验改用很强的白炽灯照射，却不能发生光电效应．向学生提出问题：光电效应的发生一定是有条件的，存在着一定规律．有什么规律呢？让我们进一步研究． 向学生介绍光电效应演示仪．在黑板上画一示意图，如图所示．S为抽成真空的光电管，C 是石英窗口，光线可通过它照射到金属板K上，金属板A和K组成一对电极与外部电路相连接．光源为白炽灯，在光源和石英窗口C之间插入不同颜色的滤光片可以改变入射光的频率，光源的亮度可以通过另一套装置调节．

(浙江专用)2014版高考物理一轮作业手册 第41讲 光电效应 原子的跃迁(含解析) 新人教版

课时作业(四十一) [第41讲光电效应原子的跃迁] 基础热身 1．2012·汕头模拟如图K41－1所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( ) 图K41－1 A．有光子从锌板逸出 B．没有电子从锌板逸出 C．验电器指针张开一个角度 D．锌板带负电 2．用频率为ν1的单色光照射某种金属的表面，发生了光电效应现象，现改用频率为ν2的另一单色光照射该金属的表面．下列说法正确的是( ) A．如果ν2>ν1，则能够发生光电效应 B．如果ν2<ν1，则不能发生光电效应 C．如果ν2>ν1，则逸出的光电子最大初动能增大 D．如果ν2>ν1，则逸出的光电子最大初动能不变 3．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则( ) A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B．逸出的光电子的最大初动能减小 C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D．有可能不发生光电效应 4．下列说法正确的是( ) A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子与电子是同样的一种粒子 C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D．γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性 技能强化 5．2012·荆州质检关于光电效应，下列说法正确的是( ) A．极限频率越大的金属材料的逸出功越大 B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应 C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小 D．入射光的强度一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 6．利用光子说对光电效应进行解释，下列说法正确的是( ) A．金属表面的一个电子只能吸收一个光子 B．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子

光电式报警器

郑州科技学院 《数字电子技术》课程设计 题目光电式报警器 学生姓名尚垚 专业班级电子科学与技术四班 学号201031108 院（系）电气工程学院 指导教师袁玉霞 完成时间2013年3月8日

目录 1 课程设计的目的 (1) 2 课程设计的任务与要求 (1) 3 设计方案与论证 (2) 4 设计原理及功能说明 (2) 4.1 系统组成 (2) 4.2 工作原理 (3) 5 单元电路的设计 (3) 5.1 光电转换 (3) 5.2 数字显示 (5) 5.3 声光报警 (9) 6 硬件的制作与调试 (12) 7 总结 (14) 参考文献 (15) 附录1：电路总体原理图 (16)

附录2：元器件清单 (18)

1 课程设计的目的 随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。然而传统的触摸式、开关式报警器等，虽然具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点，而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域。本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此可以得到广泛的应用。本文设计的光电报警器是光电二极管和报警器的灵活结合，它可以运用到各种生产线上，如博物馆里的防盗系统，并提示物品被盗地点，安全性能高，节约了人力资源，并且不易出错；还能运用到其它人力不能监测的环境。 2 课程设计的任务与要求 1、采用双光路结构，当任一光路被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警； 2、采用数码管显示被遮挡的路数，无报警显0，1 路报警显1，2 路报警显2，同时遮挡报警显3；

光电报警实验指导书

目录 第一章光电报警红外遥控实验仪说明............................................... - 2 - 一、内容简介 (2) 二、实验仪说明 (3) 第二章实验指南 ................................................................................ - 5 - 一、实验目的 (5) 二、实验内容 (5) 三、实验仪器 (5) 四、实验原理 (6) 1、光电报警系统设计原理 (6) 2、单路红外遥控电路设计原理 (10) 五、注意事项 (12) 六、实验步骤 (12) 1、红外发光二极管驱动电流测试实验 (12) 2、锁相环原理及应用测试实验 (13) 3、利用锁相环设计光电报警实验 (13) 4、信号检波设计光电报警系统实验 (15) 5、单路红外遥控设计实验 (17) 6、自拟红外报警系统实验 (18) 7、自拟红外遥控系统实验 (19) 七、思考题 (20)

第一章光电报警红外遥控实验仪说明 一、内容简介 GCGDBJ-B型光电报警及红外遥控实验仪是光电检测器件应用实验仪，是一种半自拟实验，利用一些光电器件及外围电路设计成实现某种实际应用的功能的产品模型，如光电报警、红外遥控等等。光学器件采用金属封装，并配备有光学导轨，设计调节记录方便。电路部分模块化功能设计，有电源模块、光调制模块、光电弱信号放大模块、判决模块、锁相环模块、报警保持模块、报警电路、电子器件设计区等几部分组成，各功能模块的输入输出留有连接插座，实现的功能独立，选用不同的模块以实现不同的功能。另外，还配备有大量的电源输出、电阻、电容、二极管、粗调电位器、细调电位器、运算放大器，作为学生自已设计以及扩展使用，提高学生动手动脑能力。 光电报警系统是采用砷化镓发光管组成的发射系统，在发射和接收系统之间有红外光束警戒线。当警戒线被阻断时，接收系统发出报警信号。要求系统在给定器件的条件下作用距离尽可能远。 红外遥控与电视的遥控器原理一样，通过发射编码，接收解码的方式识别所发射的数据，再对所解码的数据进行处理。

传感器原理与应用实验指导书解析

传感器原理与应用 实 验 指 导 书 自动化工程学院

目录 1实验一应变片单臂电桥性能实验 1实验二应变片半桥性能实验 1实验三应变片全桥性能实验 实验四压阻式压力传感器测量压力特性实验 实验五差动变压器的性能实验 实验六差动变压器测位移特性实验 1实验七电容式传感器测位移特性实验 1实验八线性霍尔传感器测位移特性实验 1实验九开关式霍尔传感器测转速实验 1实验十磁电式转速传感器测转速实验 1实验十一光电传感器测量转速实验 实验十二电涡流传感器测量位移特性实验 实验十三被测体材质对电涡流传感器特性影响实验实验十四被测体面积对电涡流传感器特性影响实验* 实验十五气敏传感器实验 实验十六湿度传感器实验

CSY－2000型传感器与检测技术实验台 说明书 一、实验台的组成 CSY－2000型传感器与检测技术实验台由主机箱、传感器、实验电路(实验模板)、转动源、振动源、温度源、数据采集卡及处理软件、实验桌等组成。 1、主机箱：提供高稳定的±15V、±5V、＋5V、±2V～±10V（步进可调）、＋2V～＋24V （连续可调）直流稳压电源；音频信号源（音频振荡器）1KHz～10KHz（连续可调）；低频信号源（低频振荡器）1Hz～30Hz（连续可调）；传感器信号调理电路；智能调节仪；计算机通信口；主机箱上装有电压、气压等相关数显表。其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载保护功能，在排除接线错误后重新开机恢复正常工作。主机箱右侧面装有供电电源插板及漏电保护开关。 2、振动源（动态应变振动梁与振动台）：振动频率3Hz～30Hz可调（谐振频率9Hz～12 Hz左右）； 3、转动源：手动控制0转/分～2400转／分、自动控制300～2200转／分。 4、温度源：常温～200℃。 5、气压源：0～20Kpa（连续可调）。 6、传感器：基本型有箔式应变片(350Ω)传感器(秤重200g)、扩散硅压力传感器(20Kpa)、差动变压器(±4mm)、电容式位移传感器(±2.5mm)、霍尔式位移传感器(±1mm)、霍尔式转速传感器(2400转/分)、磁电转速传感器(250转/分～2400转/分)、压电式传感器、电涡流传感器(1mm)、光纤位移传感器(1mm)、光电转速传感器(2400转/分)、集成温度(AD590)传感器(室温～120℃)、K热电偶(室温～150℃)、E热电偶(室温～150℃)、Pt100铂电阻(室温～150℃)、Cu50铜电阻(室温～100℃)、湿敏传感器(10～95％RH)、气敏传感器(50～2000ppm)等。 7、调理电路(实验模板)：基本型有电桥及调平衡网络、差动放大器、电压放大器、电荷放大器、电容变换器、电涡流变换器、光电变换器、温度变换器、移相器、相敏检波器、低通滤波器。增强型增加相应的配套实验模板。 8、实验台：尺寸为1600×800×750mm。实验台桌上预留了计算机及示波器安放位置。 二、电路原理

光电效应现象

17.2 光电效应现象 班级：姓名： 【教学目标】 1．知道什么是光电效应现象； 2．知道光电效应的实验规律； 3．体会经典电磁理论不能完全解释光电效应现象，会用爱因斯坦光电效应方程解释光电效应现象； 4．会推导光子动量表达式； 【教学重点】 1．光电效应规律及其产生的原因分析； 2．光的粒子性 【预学单】 1、在研究微观粒子能量时，焦耳（J）这个单位太大了，人们常用eV来表示能量的单位。一个带电量等于元电荷e的粒子，经1V电压加速获得的能量即为1eV，试推导1eV等于多少焦耳？ 2、光的本质是什么？ 【研学单】 主题一：认识光电效应现象； 实验：把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用 紫外线灯照射锌板（如图所示），观察验电器指针的变化。 这个现象说明了什么问题？ 活动小结： 1、光电效应现象：在光(包括不可见光)的照射下，金属中的从表面逸 出的现象叫做光电效应现象。逸出的叫做。 主题二：光电效应规律； 实验： （1）存在截止频率： 如图所示电路，AK间电场方向由级指向级。 当入射光的颜色（频率）高于某个值时，打开窗口，发现电流表示数， 这表明在光的照射下K级电子溢出（填“有”或“无”）。 当入射光的颜色（频率）低于某个值时，打开窗口，发现电流表示数， 这表明在光的照射下K级电子溢出（填“有”或“无”）。 这个值称为截止频率。 （2）存在饱和电流： 实验表明：对于一定颜色（频率）的光，强度一定时，光电流随所加电压的增大而，当电压增大到一定程度后，光电流趋于一个；入射光越强，饱和电流。

（3）存在遏止电压： 将AK 反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用， 光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 U c 时，光电流恰为0， Uc 称遏止电压。 思考：遏止电压与哪些因素有关？ 实验表明：对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电 压都是 ；光的频率变高时，遏止电压 。这表明，光 电子的能量只与入射光的 有关，与入射光的 无 关。 （4）具有瞬时性： 当入射光频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在光照射 到K 级的瞬间立刻产生光电流，精确测量表明，时间不超过 s 。 当入射光频率低于截止频率时，无论入射光有多强，照射时间有多长，都不会产生光电流。 主题三：光电效应现象的解释； ①经典物理学解释： 问题一：如图所示，电子绕原子核做圆周运动，思考是什么力提供向心力？若电 子运动速度增大，电子将怎样运动？事实上在金属表面，有无数个原子，不同原 子中的电子绕原子核运动的轨道半径不同，逃离原子核束缚时需克服静电力做功 不同，我们把电子脱离金属表面所做功的最 值叫 。 问题二：经典物理学有哪些观点？与实验所得到的规律一致吗？ ②爱因斯坦光子说解释： 光子：光由一个个不可分割的能量子组成的，这个能量子后来称为光子，光在发射、吸收和传播时都是以光子形式一份一份进行的。 若光的频率为γ，则光子能量为E= 。 思考：①光子说如何解释极限频率？ 光电效应方程： ②光子说如何解释瞬时性？ ③光子说如何解释饱和电流？ Uc

光电效应、原子、原子核教案(含答案)

光电效应、原子、原子核 光电效应、原子、原子核知识要点 1. 波粒二象性 光的粒子性—光子说 E=hv h=6.63×10 －34焦·秒，称普朗克恒量。 光电效应 极限频率 爱因斯坦光电效应方程 21mv 2 = hv －W 其中W 为逸出功，2 1mv 2为光电子最大初动能。 2．原子结构 电子的发现 α粒子散射实验 氢原子光谱 氢原子的能级结构、能级公式 3. 原子核 原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 放射性同位素 核力、核反应方程 结合能、质量亏损 裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 射线的危害和防护 20分钟！＞ 题型一： 光电效应现象的规律，极限频率、逸出功的概念。 例1.对光电效应的解释，正确的是[ ] A ．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属 B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了

C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同 Tips：光照射金属时，电子吸收一个的光子的能量后，动能立即增大，如满足光子的能量大于或等于该金属的逸出功即可发生光电效应现象，不需要能量积累。光电子的能量与最大初动能与入射光的强度无关,由入射光的频率决定，可由爱因斯坦光电效应方程计算。 Key：B D 小试牛刀：下列哪些说法是正确的是[] A．光子说完全否定了波动说 B．光的波粒二象性是指光与宏观概念中的波与粒子很相似 C．光的波动说和光子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有不能解释的实验现象D．光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识 Key： C D 题型二：用波尔理论解答氢原子能级跃迁 例2．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为r a的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为r b的圆周轨道上，r a＞r b，在此过程中[] A．原子要发出一系列频率的光子 B．原子要吸收一系列频率的光子 C．原子要发出某一频率的光子 D．原子要吸收某一频率的光子 Tips：由波尔理论氢原子从高能级跃迁到低能级时会辐射出一定频率的光子。 Key：选C 小试牛刀：处于基态的氢原子被一束单色光照射后，能辐射出三种频率分别为1、 、3的光子，且1＞2＞3，则λ射光的频率可能为[] 2 A．1B．2+ 3 C．2D．3 Key：选AB

光电报警器电路设计

东北石油大学课程设计 课程光电检测技术 题目光电报警器电路设计 院系电子科学学院 专业班级应用物理07-2班 学生姓名xxx 学生学号xxx 指导教师 2007年 3 月 11 日 2011年3 月10日

东北石油大学课程设计任务书 课程光电检测技术 题目光电报警器电路设计 专业应用物理07-2 姓名xxx学号xxx 主要内容： 通过报警器和光耦结合的小小的结合来设计一个光电报警器，并分析该报警器各个模块的构成和工作原理。 基本要求： 1、设计光电报警器电路功能框图。 2、设计光嗲报警器的光电转换电路、报警控制电路、译码输出以及显示。 3、调试安装。 4、完成课程设计总结报告。 主要参考资料： 1、阎石。数字电子技术基础。高等教育出版社。1997。 2、庞振泰、王采斐、屈宗明（译）.光电接口器件手册.清华大学出版社.1998 完成期限2011年3月10日 指导教师 专业负责人 2011年3 月10日

目录 第1章概述 (2) 1.1 课题作用、实用价值 (2) 1.2 光电报警器的发展前景 (2) 第2章基本原理与总体设计 (4) 2.1 光电报警器的总体设计 (4) 2.2 光电报警器原理介绍 (4) 第3章光电报警器电路设计 (6) 3.1 光电转换模块设计 (6) 3.2 报警模块设计 (7) 3.3 数字显示模块设计 (9) 3.4 蜂鸣器的结构设计 (10) 第4章电路的安装调试 (11) 4.1 元器件的焊接 (11) 4.2 电路的调试 (11) 第5章总结 (12) 参考文献 (13)

第1章概述 随着社会科学技术的迅速发展，报警器的应用非常广泛。在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。 1.1课题作用、实用价值 本次设计的光电报警器是报警器和光耦结合的小小的结合，但它可以运用到各种生产线上，如纺纱工业的监测各个丝线的有无断点，并加以提示，也可以稍加改进，让其能够计数，记录生产进度，安全性能高，节约了人力资源，并且不易出错，还能运用到人力不能监测的环境。可见光电报警器的运用能延伸到各个行业。 1.2光电报警器的发展前景 光电技术光电科技是一门结合光学、电子与电机之尖端技术，早期由于技术门槛高，偏重国防与航天领域之发展，并以雷射相关应用为主。近十余年来，光电相关技术突飞猛进，产品种类也不断推陈出新，其应用更是无远弗届，层面扩及通讯、信息、生化、医疗、工业、能源、民生等领域。展望光电报警器的未来，在轻量化、便携性、低耗能、高效益、整合强的特性下，将更深入各产业应用范围中。 光电产品因应用广泛已成为众所瞩目之焦点，近来无论在通讯网路、多媒体信息化社会等炙手可热的应用领域上，光电产品都扮演着重要的角色，因此许多专业人士都预见到二十一世纪将是属于「光」的世纪。为此，无论日、美、欧

光电探测技术实验报告

光电探测技术实验报告 班级：08050341X 学号：28 姓名：宫鑫

实验一光敏电阻特性实验 实验原理: 光敏电阻又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件,其结构如图(1)所示。由于半导体在光照的作用下,电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成了光敏电阻，不同材料制成的光敏电阻具有不同的光谱特性。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。 实验所需部件: 稳压电源、光敏电阻、负载电阻（选配单元）、电压表、 各种光源、遮光罩、激光器、光照度计（由用户选配） 实验步骤: 1、测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻 观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩 盖,用万用表测得的电阻值为暗电阻 R暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的 阻值为亮电阻，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光 电阻越大，则灵敏度越高。 在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻， 试作性能比较分析。 2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图(3)接线，电源可从+2~+8V间选用，分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮则暗电流L暗=V暗/R L,亮电流L亮=V亮/R L，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。 分别测出两种光敏电阻的亮电流，并做性能比较。 图（2）几种光敏电阻的光谱特性 3、伏安特性: 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系。 按照图(3)分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V时的光电流，并尝试高照射光源的光强，测得给定偏压时光强度的提高与光电流增大的情况。将所测得的结果填入表格并作出V/I曲线。 注意事项: 实验时请注意不要超过光电阻的最大耗散功率P MAX, P MAX=LV。光源照射时灯胆及灯杯温度均很高，请勿用手触摸，以免烫伤。实验时各种不同波长的光源的获取也可以采用在仪器上的光源灯泡前加装各色滤色片的办法，同时也须考虑到环境光照的影响。

光电检测报警器(最终稿2.0)讲解

课程设计(论文)说明书 题目：光电检测报警器 院（系）：信息与通信学院 专业：电子信息工程 学生姓名：宋永胜 学号：1200220624 指导教师：张法全 职称：副教授 2014年１１月２0 日

摘要 本设计是基于红外对管（反射式）和LM311电压比较器的光电检测报警器。 红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收管配合在一起使用时候的总称。本次设计使用红外对管（反射式）构成光电转换元件。 LM311电压比较器主要功能是电压的比较。在本次设计中LM311的功能是比较两输入端电压数值的高低，使输出翻转，去控制蜂鸣器。LM311设计运行在更宽的电源电压：从标准的±15V运算放大器到单5V电源用于逻辑集成电路。其输出兼容RTL,DTL 和TTL以MOS电路。此外，LM311可以驱动继电器，开关电压高达50V，电流高达50mA。 关键字：红外对管；红外线发射管；红外线接收管；LM311电压比较器；逻辑集成电路 Abstract This design is the photoelectric detection alarm for pipe and the LM311 voltage comparator based infrared.Infrared tube is the infrared transmitting tube and an infrared photosensitive receiving tube, or an infrared receiving tube, or an infrared receiving head with term when used together. The design of infrared tube to form a photoelectric conversion element.The main function of LM311 voltage comparator voltage comparison, comparing the two input voltage value level, to make the output flip, to control the buzzer to achieve the purpose of control. The design and operation of LM311 in the power supply voltage and wider: from + 15V operational amplifier to standard single 5V power supply used in logic integrated circuit. The output is compatible with RTL, DTL and TTL in MOS circuit. In addition, LM311 can drive a relay, switch voltage up to 50V, current up to 50mA. Keywords: infrared emitting diode and a photosensitive receiving tube,；LM311 voltage comparator,；logic integrated circuit

(2)光电效应的基本规律

（2）光电效应的基本规律 2012-4-3 命题人：邓老师 学号________. 姓名________. 第Ⅰ卷（选择题） 一．选择题 （请将你认为正确的答案代号填在Ⅱ卷的答题栏中，本题共25小题） 1. 已知某单色光的波长为λ,在真空中的传播速度为c,普朗克常量为h,则该电磁波辐射的能量子的值为（ ） A.hcλ B. c h λ C. λ h D. λhc 2. 在做光电效应实验中,某金属被光照射发生了光电效应,实验测出了光电子的最大初动能E K 与入射光的频率ν的关系如图所示,由实验图像可求出（ ） A.该金属的逸出功 B.该金属的极限频率 C.单位时间内逸出的光电子数 D.普朗克恒量 3. 某金属在一束绿光的照射下发生了光电效应（ ） A.若增加绿光的照射强度,则单位时间内逸出的光电子数不变 B.若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子最大初动能增加 C.若改用紫光照射,则逸出的光电子的最大初动能增加 D.若改用紫光照射,则单位时间内逸出的光电子数目一定增加 4. 下列说法正确的是（ ） A.光的干涉现象说明光具有粒子性,能发生光电效应现象说明光有波动性 B.电磁波谱中波长最长的γ射线,波长最短的是无线电波 C.光子具有波粒二象性,实物粒子只具有粒子性,不具有波动性 D.通常说光波是一种概率波,意思是光子在空间分布的概率是受波动规律支配的 5. 表1给出了各色光在真空中的波长和频率，表2给出了几种金属的极限频率υ0和极限波长λ0，请你判断下列说法正确的是（ ） 表1 A.用黄光和绿光照射金属钾表面时都能发生光电效应 B.用绿光照射钾发射出的某光电子P 与用紫光照射钾发射出的某光电子Q 相比，P 的动能一定小于Q 的动 能 C.黄光能使表中的4种金属发生光电效应 D.用蓝光照射铯和钾时，发射出光电子的最大初动能分别为E k 1和E k2，E k 1一定大于E k 2 6. 一束细平行光经过玻璃三棱镜后分解为互相分离的三束光(如图所示),分别照射到相同的金属板a 、b 、c 上,如图所示,已知金属板b 有光电子放出,则可知（ ） A.板a 一定不放出光电子 B.板a 一定放出光电子 C.板c 一定不放出光电子 D.板c 一定放出光电子 7. 某单色光从真空射入某介质时（ ） A.波长变长,速度变小,光量子能量变小 B.波长变长,速度变大,光量子能量不变 C.波长变短,速度变小,光量子能量不变 D.波长变短,速度变小,光量子能量变大 8. 分别用波长为λ和 34 λ的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为1:2,以h 表示普朗克 常量,c 表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为（ ） a c b

光电报警器课程设计

一绪论 (2) 二设计要求 (2) 四设计原理及电路图 (4) 4.1报警电路原理图 (4) 4.2数码管显示原理图 (4) 4.3光电转换设计原理图 (5) 五器件清单及简单介绍 (5) 5.1光耦 (5) 5.2 555芯片 (6) 5.2.1 555芯片连线图 (6) 5.2.2 555芯片工作表 (7) 5.3 74LS32译码器 (7) 5.3.1 ；74LS32译码器译码表 (7) 5.3.2 ；74LS32引脚接线图 (7) 5.4 74LS48译码器 (8) 5.4.1电路接线图 (8) 5.4.2 74LS48引脚图 (8) 5.4.3 74LS48译码表 (8) 六控制系统实现 (9) 七proteus仿真电路图 (10) 7.1无光遮挡的情况下数码管显示状态 (10) 7.2当通道1被遮挡时，数码管的显示状态 (10) 7.3当通道2被遮挡时，数码管的显示状态 (11) 7.4当通道全部被遮挡时，数码管的显示状态 (11) 八设计心得 (12) 九参考资料 (12)

一绪论 随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。 本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过感光器件组成的光电转换电路，可以探测出光线是否被阻挡的信息，并通过把光信号转换成电信号来把这种信息传递至后面的数码显示电路以及声光报警电路以实现控制数码管显示与报警器报警的功能。其中声光报警部分通过555定时器组成的多谐振荡器来控制蜂鸣器发出鸣叫声和发光二极管发出光亮来代替报警效果。整个设计利用了部分数字逻辑电路，能实现在报警过程中同时显示对应路数的功能。且该报警器的设计采用模块化结构，即：光电转换模块、报警模块和显示模块。各单元电路功能结构相对独立，可扩充性强，具有很高的经济利用价值。 二设计要求 1设计一个光电传感器，采用光耦电阻，当有物体遮挡光电传感器所设置的通道时，报警器会自动发出声音，数码管并显示相应遮挡的通道位置（设通道代码分别为1，2，3），当所设计的光电传感器通道一被遮挡时，报警器发出响声，数码管显示1，当所设计的光电传感器通道二被遮挡时，报警器发出声响，同时数码管显示2，当通道三被遮挡时也一样，当光电传感器没有物体遮挡所设计的通道时，报警器不发出声响，数码管不显示。 2设计主要材料 光耦，555芯片，74LS32译码器，74LS48译码器

光电报警

实验五、光电报警设计实验 一、实验目的 1、了解红外砷化镓发光二极管与光电二极管的具体应用。 2、练习自拟简单的光电系统试验。 3、了解主动式光电报警系统设计原理。 4、了解锁相环的原理及应用。 5、对影响光电探测性能的各种参数进行探讨，以求最大限度地发挥系统的探测能力。 二、实验内容 1、锁相环原理及应用测试实验 2、利用锁相环设计光电报警系统实验 3、设计性实验 三、实验仪器 1、光电创新实验仪主机箱 2、光电报警实验模块 3、连接线 4、示波器 四、实验原理 光电报警系统是一种重要的监视系统，目前其种类已经日益增多。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。一般说来，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。 本系统调制电源提供红外发射二极管确定规律变化的调制电流，使发光管发出红外调制光。光电二极管接收调制光，转换后的信号经放大，整形，解调后控制报警器。 （1）用NE555定时器构成多谐振荡器作调制电源。 图5.1 NE555定时器构成多谐振荡器 NE555集成电路用它构成占空比为50%的多谐振荡器原理图如上图所示。下面对照电路图简述其工作原理及参数选择。 在前半周期，V1通过R2、D对C1充电，由于二极管D的作用，电流不经过R1，因此其

充电时间T1为： 2ln 3 231ln 12121C R V V V V C R T cc cc cc cc =--= 而在后半周期，电容放电时，二极管反向电阻无穷大，555内部的三极导通，电流通过R1至7脚直接放电，此时其放电时间T2为： 2ln 3 231ln 11112C R V V V V C R T cc cc cc cc =--= 当A 点电压上升到上限阈值电压（约CC V 3 2）时，定时器输出翻转成低电平。这时，A 点电压将随1C 放电而按指数规律下降。当A 点下降到下限阈值电压（约C V 32）时，定时器输出又变成高电平，调整1R 、2R 的电阻值得到严格的方波输出。当R1=R2时，输出为方波信号。其输出频率为： 2 ln 21 11121C R T T f =+= 参考值：1216.56.5C K R K R ，，Ω=Ω==0.1μF ， ()Z KH C R f 3.1244 .111≈≈ 。 用NE555组成振荡器来作红外发光管BT401时，由于红外发光管BT401的工作电流在30mA 以上，因此一定加一个三极管驱动电路。使输出电流大于或等于红外发光管的最小工作电流F I 。其驱动电路的参考电路图如下图： （2）信号放大电路原理 电路如图所示，由运算放大器OP07构成放大电路，将光敏二极管所接收的电流信号放大，放大增益通过调节R3阻值改变。 红 外发射二极管 图5.2红外发光二极管驱动电路