光电报警实验指导书
光电报警实验报告
光电报警实验#### 实验目的：1. 理解光电报警器的工作原理。
2. 掌握光电报警器的组装与调试方法。
3. 学习利用光电传感器实现光控报警功能。
#### 实验时间：2023年10月15日#### 实验地点：实验室#### 实验器材：1. LM555CN芯片2. HG412A砷化镓发光二极管3. 2CU2D硅光敏二极管4. 红外发射管5. 电阻、电容、导线等6. PSPICE仿真软件7. 万用表8. 电源#### 实验原理：光电报警器利用光电传感器检测光线的强度，当光线被阻挡时，传感器输出低电平信号，触发报警电路发出警报。
本实验中，利用LM555CN芯片构成的多谐振荡器产生报警声，红外发射管与硅光敏二极管形成红外探测电路，当红外信号被阻挡时，报警器启动。
1. 组装电路：- 将LM555CN芯片插入电路板，连接电阻、电容等元件。
- 将红外发射管与硅光敏二极管分别安装在发射端和接收端，确保两者之间的红外信号可以正常传输。
- 连接电源，调试电路。
2. 调试电路：- 使用万用表测量LM555CN芯片的输出电压，确保电路工作正常。
- 调整红外发射管与硅光敏二极管之间的距离，观察报警器是否能够正常工作。
3. 仿真分析：- 利用PSPICE软件对电路进行仿真，分析电路性能。
- 调整电路参数，优化报警器性能。
4. 实验数据记录与分析：- 记录不同距离下的报警效果，分析报警器的探测距离。
- 记录不同光照强度下的报警效果，分析报警器的灵敏度。
#### 实验结果：1. 报警器在红外发射管与硅光敏二极管之间距离为1米时，能够正常工作。
2. 当红外信号被阻挡时，报警器能够立即发出警报声。
3. 通过PSPICE仿真，发现报警器的探测距离与灵敏度可以满足实际应用需求。
#### 实验总结：1. 本实验成功组装并调试了一个光电报警器，实现了光控报警功能。
2. 通过实验，加深了对光电报警器工作原理的理解，掌握了光电报警器的组装与调试方法。
光电报警器课程设计
光电报警器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解光电效应的基本原理，掌握光电报警器的组成及工作原理。
2. 使学生了解并掌握光电传感器的种类、特点及应用场景。
3. 让学生掌握基本的光电报警器电路设计方法，能分析电路的性能和优化方案。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识，设计并搭建简单光电报警器的能力。
2. 培养学生运用实验仪器和设备进行实验操作、数据采集和分析的能力。
3. 提高学生的团队合作能力，学会在团队中分工合作、共同解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发他们探索科学原理的积极性。
2. 培养学生的创新精神和实践能力，使他们敢于尝试、勇于挑战。
3. 增强学生的安全意识，让他们认识到科学实验中遵守规则的重要性。
课程性质：本课程为物理学科选修课程，结合实际应用，注重理论与实践相结合。
学生特点：学生为九年级学生，具备一定的物理知识和实验操作能力，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：注重启发式教学，引导学生主动探索、积极思考，提高他们的实践操作能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，使每位学生都能在原有基础上得到提高。
同时，注重培养学生的安全意识和团队协作精神。
通过本课程的学习，使学生达到上述课程目标，为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 光电效应基本原理：参考课本第十五章“光与物质相互作用”的相关内容，介绍光电效应的定义、种类及光电转换的基本过程。
2. 光电传感器及其应用：结合课本第十六章“传感器”的内容，讲解光电传感器的种类、原理、性能参数及应用场景，重点介绍光电报警器中使用的光敏电阻、光敏晶体管等传感器。
3. 光电报警器设计与制作：依据课本第十七章“电子电路设计与实践”的内容，制定以下教学大纲：a. 介绍光电报警器的工作原理和基本组成；b. 分析并设计光电报警器电路，包括传感器、信号处理、报警输出等部分；c. 讲解电路元件的选型及电路调试方法；d. 安排实践操作，指导学生搭建光电报警器电路，并进行性能测试。
实验8光电报警系统的设计
R1
Rf
2
3 2
CLR D Q
6 C2 5
K1
1K
BT401 红外发光管 K
2CU2B 光敏二极管
R7 3 输入
C1
-5V
CLK Q PR
1K LED
RET
VCC OUTPUT 3 Vo输出 Vo输入 100
4 +5V
7 6 THRES 2
GND 1 驱动脉冲方波
104
接收及报警部分
电路参考值
R1：1KΩ R2：1KΩ R3：120KΩ R4：68KΩ R5：5.6KΩ R6：2.2KΩ R7：1KΩ R8：5.6KΩ C1：0.1μF（104） C2：10 μF D1:1N4007
+
2 R2 R3
－
C1 LF353
－
-5V
R7
4
前1/2LF353 构成主放大器， 将光敏二极管 所产生的电流 信号放大。 后1/2LF353 构成比较放大 器，自主放大 来自6脚的信 号电压。 但此电路报 警不能保持
+
R4
报警系统参考电路
+5V R8 1 2 D CLR Q 6 C2 K1
双D触发器74HC74实现报 警保持和消除电路，一旦 报警，则维持下去，直到 人为消除。
CLR D Q
6 C2 5
K1
+ －
4 -5V
2CU2B 光敏二极管
－
C1 R5 R6 LF353
R7 输入
3
CLK Q PR
1K LED
+
4 +5V
+5V
高电平导通LED
R8 1 2
CLR D Q
光电报警计数实验报告
光电报警计数实验报告
一、系统设计
1．系统目标设计及意义
设计制作一个光电脉搏测试仪，通过光电式脉搏传感器对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号，并在显示器上显示所测的脉搏跳动波形，要求测量稳定、准确、性能良好。
2．设计思想
（1）传感器：利用指套式光电传感器，指套式光电传感器的换能元件用硅光电池,由于心脏的跳动,引起手指尖的微血管的体积发生相应的变化（当心脏收缩时，微血管容积增大；当心脏舒张时,微血管容积减少），当光通过手指尖射到硅光电池时,产生光电效应,两极之间产生电压由于指尖的微血管内的血液随着心脏的跳动发生相应于脉搏的容积变化,因而使光透过指尖射到硅光电池时也发生相应的强度变化, 而非血液组织(皮肤、肌肉、骨格等)的光吸收量是恒定不变的, 这样就把人体的脉搏(非电学量) 转换为相应于脉博的电信号, 方便检测。
（2）按正常人脉搏数为60~80次/min，老人为100~150次/min，在运动后最高跳动次数为240次/ min设计低通放大器。
5Hz以上是病人与正常人脉搏波体现差异的地方，应注意保留。
（3）测量中考虑到并要消除的干扰有：环境光对脉搏传感器测量的影响、电磁干扰对脉搏传感器的影响、测量过程中运动的噪声还有50Hz干扰。
（4）由于透过指尖射到硅光电池的光强很小，输出短路电流约为0.1uA～3 uA，所以总共放大106倍以便于观察。
传感器得到的脉搏信号极为微弱，很容易淹没在噪声及干扰信号之中，所以对取得的微弱信号先进行放大后再滤波。
设计两极放大，因为三级放大个别电路板的零点漂移大得足以达到满幅，测量不准确。
每个单级放大器的放大倍数不大于30，以免自激振荡。
光电防盗报警课程设计
光电防盗报警课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解光电防盗报警系统的基本原理，掌握光电传感器的工作方式和应用场景。
2. 学习电路图的识别，理解报警系统的电路构成和功能。
3. 掌握基本的电路连接和调试方法，了解安全操作规范。
技能目标：1. 能够正确组装光电防盗报警装置，进行电路连接和功能测试。
2. 运用所学的知识分析并解决报警系统在实际应用中遇到的问题。
3. 培养动手实践能力和团队合作能力，提高解决问题的效率。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 增强学生的安全意识，认识到科技在生活中的重要作用。
3. 培养学生热爱劳动、珍惜劳动成果的价值观，提高社会责任感和环保意识。
课程性质分析：本课程为初中物理实践活动课程，以光电防盗报警系统为载体，结合物理知识，培养学生的动手实践能力和创新思维。
学生特点分析：初中学生好奇心强，喜欢动手操作，但安全意识相对薄弱，需要加强安全教育。
学生对科技产品有一定的了解，但缺乏实际应用经验。
教学要求：1. 结合学生特点，设计符合学生认知水平的实践活动。
2. 注重安全教育和实践指导，确保学生在操作过程中安全无误。
3. 强化知识与实践的结合，提高学生的综合运用能力。
二、教学内容1. 光电传感器原理：讲解光电传感器的工作原理、特性及应用场景，结合课本相关章节，让学生理解光电效应在防盗报警系统中的作用。
2. 报警系统电路构成：分析报警系统的电路图，介绍各部分电路的功能和相互关系，指导学生识别电路元件，掌握电路连接方法。
3. 实践操作：组织学生进行光电防盗报警装置的组装、电路连接和调试，让学生在实际操作中巩固所学知识，提高动手能力。
4. 故障排查与解决：教授学生分析报警系统故障的方法，培养学生的问题解决能力和团队协作精神。
5. 安全操作规范：强调实践过程中的安全注意事项，让学生养成良好的操作习惯，确保人身和设备安全。
教学内容安排与进度：1. 第一课时：光电传感器原理学习，介绍报警系统的基本概念。
光控报警实验实验报告
一、实验目的1. 理解光敏电阻的工作原理及其在光控电路中的应用。
2. 掌握光控报警电路的设计与搭建方法。
3. 学习利用光敏电阻检测环境光线强度，实现自动报警功能。
二、实验原理本实验采用光敏电阻作为光强检测元件，通过检测环境光线强度来实现报警功能。
当环境光线强度低于设定阈值时，光敏电阻的电阻值减小，电路导通，触发报警装置；当环境光线强度高于设定阈值时，光敏电阻的电阻值增大，电路截止，报警装置停止工作。
三、实验器材1. 光敏电阻2. 电阻3. 电容4. 二极管5. 555定时器6. 报警器7. 电源8. 连接线9. 万用表10. 搅拌棒（用于清洁光敏电阻）四、实验步骤1. 电路搭建a. 将光敏电阻与电阻串联，构成分压电路。
b. 将分压电路的输出端与555定时器的阈值端（TH）和复位端（RESET）相连。
c. 将555定时器的输出端（OUT）与报警器相连。
d. 将555定时器的电源端（VCC）和地端（GND）与电源相连。
2. 电路调试a. 使用万用表测量光敏电阻在不同光线强度下的电阻值，确定合适的阈值。
b. 调节电阻值，使电路在设定光线强度下触发报警。
c. 调节电容值，改变报警器的触发时间。
3. 实验验证a. 在不同光线强度下，观察报警器是否正常工作。
b. 检查电路连接是否牢固，确保电路安全可靠。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，成功搭建了光控报警电路，实现了在光线强度低于设定阈值时自动报警的功能。
2. 结果分析a. 光敏电阻的电阻值随着光线强度的变化而变化，实现了光线强度的检测。
b. 555定时器根据光敏电阻的电阻值控制报警器的触发时间，实现了自动报警功能。
c. 通过调节电阻和电容的值，可以调整报警器的触发时间和灵敏度。
六、实验总结1. 本实验成功实现了光控报警功能，加深了对光敏电阻和555定时器应用的理解。
2. 通过实验，掌握了光控报警电路的设计与搭建方法，提高了电路实验能力。
3. 在实验过程中，注意安全操作，确保实验顺利进行。
光电警报器课程设计
光电警报器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解光电效应的基本原理，掌握光电传感器的构造和工作原理；2. 学生能描述光电警报器的组成及其功能，了解其在安全防护领域的应用；3. 学生能掌握基本的电路连接方法，学会分析并解决电路故障。
技能目标：1. 学生能够独立完成光电警报器的组装和调试，提高动手实践能力；2. 学生能够运用所学知识，设计并优化光电警报器电路，培养创新意识和问题解决能力；3. 学生能够通过小组合作，提高沟通协调能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到物理学在生活中的重要作用，增强学习物理的兴趣和自信心；2. 学生能够通过课程学习，养成严谨的科学态度，培养耐心、细心的品质；3. 学生能够关注安全防护领域的发展，提高社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为物理学科实践课程，旨在让学生通过动手实践，掌握光电效应及其应用，提高学生的实践能力和创新能力。
学生特点：本年级学生具有一定的物理知识基础，对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手能力，但团队合作意识和问题解决能力有待提高。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调动手实践，鼓励学生思考、提问、创新，培养解决问题的能力。
同时，注重培养学生的团队合作意识和情感态度价值观。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 光电效应基本原理：介绍光电效应的概念、产生条件及其应用，结合课本相关章节，让学生理解光电效应的本质和重要性。
2. 光电传感器：讲解光电传感器的构造、工作原理及分类，以教材中光电传感器部分为基础，拓展实际应用案例，提高学生的认知。
3. 光电警报器组成与功能：详细解析光电警报器的各个组成部分及其作用，参照教材相关章节，使学生了解光电警报器在实际应用中的作用。
4. 电路连接与故障排查：教授基本的电路连接方法，结合教材内容，让学生学会分析并解决电路故障，提高实践能力。
5. 光电警报器组装与调试：制定详细的教学大纲，安排学生进行光电警报器的组装、调试，结合教材实践环节，锻炼学生的动手能力。
光电效应实验指导书说明书
Planck’s Constant–Measuring hDr.Darrel Smith1Physics DepartmentEmbry-Riddle Aeronautical University(Dated:10February2014)The purpose of this experiment is to measure Planck’s constant,h,a constant that describes the quantum of action in quantum mechanics.This experiment measures the kinetic energy of ejected electrons due to the photoelectric effect.In this lab,photons havingfive different wavelengths(i.e.,different energies)are incident on a clean metal surface.A linear relationship is observed between the photon frequency(f=c/λ)and the kinetic energy of the ejected electrons.Two parameters are measured in the straight-linefit,the work functionφ,and Planck’s constant h.I.BACKGROUNDThe Planck’s Constant Apparatus is described in theinstruction manual found on my physicsx website.At the beginning of the20th century,Max Planck con-structed a model that described the radiation spectra emitted from a blackbody sources.The success of his model hinged on the assumption that electromagnetic radiation was quantized(i.e.,the radiation of frequency f can only be emitted in integral multiples of the basic quantum hf).However,it was Einstein who correctly described the photoelectric effect in terms of Planck’s constant h.II.THE EXPERIMENTIn this experiment,the photons from a light source pass throughfive different band-passfilters,one at a time.After the light passes through one of thefilters, only a narrow range of frequencies(f)are permitted to pass to the photocell surface.Since the electrons are bound to the metallic surface,they must absorb the “whole”photon to overcome the work function(φ),the binding energy holding the electron to the surface.Any excess energy results in the kinetic energy of the elec-tron.We can write this relationship using conservation of energy:K max=hf−φ(1) where K is the kinetic energy,f is the frequency,andφis the work function measured in eV.The kinetic energy in Eq.1produces a current when collected on the cathode plate and this is recorded by the ammeter.A variable voltage source provides a reverse-biased voltage that slows the electrons during their tran-sit.The voltage is increased until the most energetic electrons arefinally brought to rest.The voltage(V max) at which this occurs is recorded in order to calculate the maximum kinetic energy(K max=eV max).FIG.1.Thisfigures shown the approximately monoenergetic photons incident on a photocell causing electrons to be ejected from the metallic surface.The electrons are collected on the cathode to the left and a current is recorded on the ammeter. Figure is from Taylor and Zafiratos,Modern Physics.III.THE EQUIPMENTThe equipment includes the following:1.a mercury light source,2.a set of5interferencefilters,3.an object glass to focus the mercury lamp on thephototube’s cathode plate,4.a GD-2phototube,and5.a picoampere amplifier and control unit.and these are described in the instruction manual.When you handle the interferencefilters,please make sure to keep yourfingers,dust,and dirt offthe surface.Han-dle them carefully by their edges.Also,make sure that you start with the coarse setting on the pico-ammeter (∼10−10A)before advancing to the more sensitive set-tings(∼10−12A).A picture of the equipment used in this experiment is shown in Fig.2.IV.PROCEDUREYou willfind more information regarding the experi-mental procedure in the following material:2FIG.2.Thisfigures shows the equipment used in the Planck’s Constant Apparatus.The unit in the foreground is the pi-coammeter.The two units in the background are the mercury lamp(right),and the photocell(left).Filters are attached to the photocell tube allowing a narrow range of wavelengths into the photocell.•my physicsx webpage,•your Modern Physics textbook(chapter4.3)The procedure is pretty straight forward.There are five interferencefilters,each with a range of bandpass frequencies.The transmission probability for each filter can be seen in Fig.3.As you can see,there is a width associated with eachfilter(i..e.,a range of frequencies are transmitted),not just one very narrow frequency.After inserting thefirstfilter,adjust the FIG.3.Thefigure shows the transmission spectra for thefive filters used in the Planck’s Constant Apparatus.Datafiles for each spectrum can be found in my PS315course on my physicsx website.Courtesy of Dr.A.Gretarsson.reverse-bias voltage to where the current approaches zero.The value of the potential is the V max for that particular frequency.Repeat this process for the otherfilters and determine the maximum potential V max required to bring the current to zero on the picoammeter. N.B.Please take some time to read Section5titled “Operation”of the picoampere amplifier.Thecorrect operation of the picoammeter is criticalfor obtaining good data from this experiment. After making a table of the maximum potentials (volts),and the frequencies(Hz),you will make a plot of the K max vs.f as shown in Fig.4.FIG.4.Thisfigure shows the linear relationship described by Eq.1.Notice the cutofffrequency at f o.Photons with frequency less than f o have insufficient energy required to overcome the work functionφin order to remove the electron from the metallic surface.In other words,hf o<φ.Figure is from Taylor and Zafiratos,Modern Physics.A.Supplemental MaterialThere are no other leaflets or manuals relating to this experiment;however,I encourage you to read about the photoelectric effect from other sources,for example, other modern physics textbooks found in the library,as well as reliable sources on the internet.V.IMPORTANT CONSIDERATIONS•Keep thefilters clean.Hold them by their edges.•Let the mercury lamp warm up(∼10-20minutesbefore making measurements.•Do not stare at the mercury lamp.It’s pretty in-tense.•Make sure to read section5on the operation of thepicoammeter before using it.。
高等光电技术实验
光电报警器实验报告1光电报警器是一种重要的监视系统，目前其种类日益增多。
本实验设计并搭建一个简单的红外光电报警系统，实现在警备线被阻断时发出报警信号的功能。
一．实验目标使用近红外发射管和探测器对管，以及通用运算放大器，搭建主动式的红外警戒报警系统，在实验设计和调试过程中：1、加强光电器件的光谱特性、时间特性、调制特性、运算放大器特性等各方面技术综合应用的训练；2、对影响警戒距离的各种参数进行仔细推敲和探讨，在给定的探测器和放大器的条件下尽量提高警戒距离。
二．实验内容、用砷化镓发光管组成发射系统，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。
要求系统在给定期间的条件下作用距离尽可能远。
无透镜聚焦的条件下，用mW级小功率砷化镓发光二极管做为辐射光源，使用硅光电二极管做为光接收器，在二者间产生红外警戒线，用通用运算放大器构建放大系统。
当警戒线被阻断时，用可见光LED给出报警信号。
要求系统的作用距离>10米。
三．实验方案3.1.发射电路设计发射电路用NE555定时构成多谢振荡器作调制电源，电路设计如图3-1图3-1 发射电路总体电路图如图3-1所示，图中，R 1=500Ω，R 2=13.23kΩ，C 1=10nF 。
负载电阻RL 1=2k Ω代替100Ω，这样实验可以用2m 的作用距离来模拟实际的10m 作用距离。
可得到输出矩形波的占空比为：12122 6.1=0.51222 6.1R R R R τ++==++⨯ （3-1）实际测得调制频率为：0 5.208f kH z = （3-2）由示波器观察发射电路输出占空比为0.51的矩形波，但矩形波有毛刺，在电源和电路以及地与电路之间加一个电容去耦合可以得到更好地效果。
示波器显示输出矩形波电压峰峰值为4.5V 。
3.2.接收电路设计接收电路包括信号放大电路和报警电路，为使电路工作稳定可靠，加上滤波电路和去耦电路，滤除杂散光和噪声影响。
光电报警实验
实验五光电报警红外遥控实验一、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。
、实验仪说明电源模块： +5V ，GND ，-5V 为实验箱提供设计电源S1,按下则箱体接通电源，相应的电源指示灯亮光源模块： LED+，红外发射二极管驱动输出端 +LED-，红外发射二极管驱动输出 -T53，调制波信号输出口（扩展用）TP1，调制信号测试点GND1，测试接地点放大电路： PD+，探测器接收信号输入端 +PD-，探测器接收信号输入端- T5，放大后信号输出端TP2，放大输出信号测试点图1光电报警及红外遥控实验仪主机箱判决电路：T6，判决信号输入端T7,判决信号输出端TP3，判决输出信号测试点锁相环：T8，待锁相信号输入端T9，锁相信号输出端TP5，锁相环信号输出端测试点报警保持: T10，保持信号输入端T11，保持信号输出端S2，保持信号复位报警电路: T50，发光报警输入端，接入此电路仅发光（用于实验调试用）T52，声音报警输入端，接入此电路仅发声，若冋时接入T50T52则冋时发光报警和声音报警。
光电越限报警器实验报告
一、实验目的1. 了解光电越限报警器的工作原理和组成；2. 掌握光电越限报警器的调试方法；3. 学会使用相关仪器对光电越限报警器进行测试和分析。
二、实验原理光电越限报警器是一种利用光电效应实现越限报警的装置。
其基本原理是：当光电传感器探测到设定的越限物体时，输出信号触发报警器，发出报警信号。
实验中使用的光电传感器为光电开关，它由发射器和接收器两部分组成。
发射器发出一定频率的红外线或可见光，当发射器发出的光线被接收器接收时，接收器输出高电平信号；当发射器发出的光线被物体阻挡时，接收器输出低电平信号。
报警器根据接收器输出的信号，判断是否发生越限，从而实现报警。
三、实验仪器与设备1. 光电开关；2. 报警器；3. 信号发生器；4. 示波器；5. 电源；6. 线路板；7. 连接线；8. 实验指导书。
四、实验步骤1. 搭建实验电路：按照实验指导书的要求，将光电开关、报警器、信号发生器、电源等连接成完整的电路。
2. 调试电路：调整光电开关的发射器和接收器之间的距离，使发射器发出的光线能够被接收器接收。
调整报警器的灵敏度，使报警器在检测到设定的越限物体时能够发出报警信号。
3. 测试电路：使用信号发生器产生不同频率的信号，观察光电开关和报警器的输出信号，分析电路的工作情况。
4. 分析实验结果：根据实验结果，分析电路的性能，总结实验经验。
五、实验结果与分析1. 光电开关输出信号：在实验过程中，当光电开关的发射器和接收器之间没有物体阻挡时，接收器输出高电平信号；当有物体阻挡时，接收器输出低电平信号。
2. 报警器输出信号：在实验过程中，当光电开关输出低电平信号时，报警器发出报警信号；当光电开关输出高电平信号时，报警器不发出报警信号。
3. 实验结果分析：实验结果表明，光电越限报警器能够根据设定的越限物体发出报警信号，具有良好的性能。
六、实验总结1. 光电越限报警器是一种利用光电效应实现越限报警的装置，具有结构简单、可靠性高、反应速度快等优点。
光电技术创新实训平台实验指导书-2
目录实验仪说明 (2)实验一、光控开关设计实验 (3)实验二、光照度计设计实验 (5)实验三、光电报警设计实验 (8)实验四、红外遥控设计实验 (13)实验五、PSD位移测试设计实验 (21)实验六、热释电报警器设计实验 (24)实验七、光电转速计设计实验 (27)实验八、光电测距设计实验 (30)实验九、太阳能充电器设计实验 (33)实验十、颜色识别系统设计实验 (38)实验十一、光电开关里程表设计实验 (44)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（可选）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，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
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。
光电技术实验-光电报警(给出发射部分电路)
光电报警系统设计一、实验目的1、练习自拟简单的光电报警系统设计实验；2、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、实验内容自拟简单的红外光电报警系统。
三、实验仪器1、红外发射二极管 BT401 1只2、光敏二极管 2CU2B 1只3、光电报警系统设计模块 1套4、连接导线 60 根5、直流稳压电源 1个四、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。
本实验半自拟一个简单的主动报警系统，由图1所示的四个部分组成。
图1发射系统包括调制电源和红外发射二极管，发射红外调制光。
在发射系统和接收系统之间有红外光束警戒线，当警戒线被阻挡时，接收系统发出指示信号，此信号经放大，驱动报警电路发出报警信号。
下面对各部分电路各举一个简单的例子。
1、发射系统：用NE555定时器构成占空比可调的多谐振荡器作调制电源，BT401作为红外发射管。
NE555内部结构原理如下图（2）所示：若不用5脚时，当2脚外加电压小于31V c （电源电压）时，比较器2翻转，导致RS 触发器翻转，管脚3输出高电平。
同时晶体管Q 截止，使脚7内部开路。
当6脚外加电压高于32V c 时，比较器1翻转，导致RS 触发器翻回，管脚3输出低电平。
同时晶体管Q 导通，使脚7内部近似接地。
若管脚5外加比较电压，则NE555在外加比较电压下工作。
比较器1或比较器2的翻转阈电平由管脚5外加比较电压在电阻R 上的分压决定。
图（3）给出了由NE555构成占空比可调的多谐振荡器的参考电路。
图 2图3电容器C1由电源电压V cc 通过R2、D 充电，A 点电压按指数规律上升，由于二极管D 的作用，电流不经过R1，因此其充电时间常数为R 2C 1。
光电报警器实验研究
目录目录 (I)摘要 (II)第1章光电传感器概述 (1)1.1 光电探测器概况 (1)1.2 光电传感器应用 (1)1.3 光电传感器特点 (2)第2章光电探测器工作原理 (3)2.1 光电探测器的原理 (3)2.1.1 光电探测器的种类 (3)2.1.2 光电探测器原理 (4)2.2 光电探测器的特性参数 (6)2.3 光电探测器的噪声 (8)2.4 光电二极管 (8)2.4.1 Si光电二极管 (9)2.4.2 PIN光电二极管 (12)2.4.3 雪崩光电二极管(APD) (12)2.4.4光电三极管 (13)第3章光电报警器工作原理及电路设计 (15)3.1 光电传感器的分类及其工作方式 (15)3.2 光电报警器的基本组成 (16)3.3 光电报警系统电路设计 (16)第4章报警器实验研究 (21)4.1 实验原理 (21)4.2 实验仪器、方法和结果 (23)总结 (26)参考文献 (27)致谢 (28)摘要光电报警器是采用光电探测器作为检测元件的传感器，它首先经过光电探测器把光的变化转换成电信号的变化,然后借助放大和检测电路把光的变化检测到，进而发现异常进行报警。
近年来,随着光电技术的发展,光电传感器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。
光电检测方法更具有精度高,反应快,非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,体积小。
光电传感器已成为系列产品,其品种及产量日益增加,用户可根据需要选用各种规格产品,因此得到了广泛的应用。
本文在较深入地分析了光电探测器工作原理的基础上，研究了对射式光电报警器的基本组成、基本电路的设计及其应用。
Photoelectric alarm is used for testing components of photoelectric detector, it first light sensor changes into electrical signal by photoelectric detector, and then the changes with the light amplification and detection circuit testing, and change of abnormal for alarm. In recent years, with the development of photoelectric technology, photoelectric sensor with analog and digital logic circuit, modular design concept design simple, convenient and flexible, simple circuit, steady job. Photoelectric detection method has high precision, fast response, etc, and the noncontact measuring parameters can be more simple structure, forms the sensor, flexible, small volume. Photoelectric sensor has become a series of products, the varieties and yield increasing, user can choose according to various specifications of products, so it has been widely used. Based on the deep analysis of the working principle of photoelectric detector, Studying the photoelectric alarm on the radio the basic components, the basic circuit design and application.关键词：光电报警、光敏二极管、光探测器Keywords: Photoelectric alarm、light-sensitive diode、Photoelectric detector第1章光电传感器概述1.1 光电探测器概况光电探测器是采用光电元件作为检测元件的探测器。
实验十二 光电报警器
(a(b图2.12.1 光电报警器方框图实验十二 光电报警器一、设计任务 在给定电源电压为±6V 的条件下，设计一个光电报警器，达到以下两项要求之一：1、有光照时，在一个 W 、8Ω的喇叭上发出音频（例如1000Hz 左右）报警信号；无光照时不发信号。
2、无光照时发出音频报警信号；有光照时不发信号。
二、设计指导为了产生所需的音频信号，就必须有一个振荡器；为了有足够的功率去推动喇叭，就必须有一个功率放大器；为了用光照来进行控制，就必须用一个光电管以及与之有关的一些线路。
可以用光电管线路来控制振荡器是否振荡，也可以用光电管线路来控制振荡器的输出是否加到功率放大器上去,这样可以得到两种形式的方框图，如图2.12.1所示。
究竟采用哪一种方框图，由设计者自己决定，也可以用其他方式实现要求。
三、参考电路这里提供一个无光照时发出音频报警信号,有光照时不发信号的参考电路，如图2.12.2所示，可用作光电报警器的试验电路。
参考电路的测试要点如下：由运放构成正弦波振荡电路,可以产生一定频率的正弦波;光电转换器件可采用普通光电管，在参考电路中用的是光电耦合器。
另外，可用开关S 控制是否有光照，不用另置光源，这样实验比较方便。
有三极管T 3构成功率放大器放大音频信号,使喇叭发声。
工作时，如开关断开，这相当于无光照，则使T 1，T 2同时截止，正弦波振荡电路产生的音频信号可以送到后端的功放进行放大并发声报警；如开关闭合，相当于有光照，则会使T 1、T 2同时饱和导通，正弦波振荡电路产生的音频信号就不能送到后端的功放进行放大，也就不能发声报警。
41四、元件选择集成运算放大器应选择输入失调小的、输入电阻大的、输出电阻小的。
而外电路的元件参数主要有以下几个：(1)振荡电路中的C 、R 1、R 2和R 3的选择。
根据设计要求的振荡频率f 0，确定出RC 之积为为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻R i 和输出电阻R 0的影响，应使R3满足下列关系式： R i >> R >>R 0。
光报警显示实验报告
一、实验目的1. 熟悉光报警显示系统的基本原理和组成。
2. 掌握光报警显示模块的使用方法。
3. 通过实验，加深对光报警显示系统在安全防护领域应用的理解。
二、实验原理光报警显示系统是一种安全防护设备，主要用于显示各种报警信息。
本实验所采用的光报警显示模块具有以下特点：1. 多种显示方式：数字显示、图形显示、文字显示等。
2. 报警信号输入：可通过开关量输入或模拟量输入。
3. 可编程控制：可根据实际需求设置报警条件、报警方式等。
三、实验设备1. 光报警显示模块2. 电源3. 开关量输入信号源4. 模拟量输入信号源5. 示波器6. 数据采集器7. 实验平台四、实验步骤1. 连接实验设备（1）将光报警显示模块接入实验平台，确保电源连接正常。
（2）将开关量输入信号源接入光报警显示模块的相应接口。
（3）将模拟量输入信号源接入光报警显示模块的相应接口。
（4）将示波器和数据采集器接入实验平台。
2. 设置报警条件（1）根据实验需求，设置报警条件，如开关量输入信号或模拟量输入信号的阈值。
（2）将设置好的报警条件输入光报警显示模块。
3. 测试报警功能（1）通过开关量输入信号源或模拟量输入信号源产生报警信号。
（2）观察光报警显示模块的显示情况，确认报警信息是否正确显示。
4. 测试显示功能（1）通过设置不同的显示内容，如数字、图形、文字等，观察光报警显示模块的显示效果。
（2）确认显示内容是否清晰、准确。
5. 测试可编程控制功能（1）根据实验需求，设置光报警显示模块的报警方式、报警持续时间等。
（2）测试设置是否生效，确认光报警显示模块的控制功能。
五、实验结果与分析1. 报警功能测试通过开关量输入信号源或模拟量输入信号源产生报警信号，光报警显示模块能够正确显示报警信息。
实验结果表明，光报警显示模块的报警功能正常。
2. 显示功能测试通过设置不同的显示内容，光报警显示模块能够清晰、准确地显示数字、图形、文字等信息。
实验结果表明，光报警显示模块的显示功能正常。
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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。
光电报警及红外遥控实验仪实验指导书二、实验仪说明图1 光电报警及红外遥控实验仪主机箱电源模块：+5V，GND，-5V为实验箱提供设计电源S1，按下则箱体接通电源，相应的电源指示灯亮光源模块：LED+，红外发射二极管驱动输出端+LED-，红外发射二极管驱动输出-T53，调制波信号输出口（扩展用）TP1，调制信号测试点GND1，测试接地点放大电路：PD+，探测器接收信号输入端+PD-，探测器接收信号输入端-T5，放大后信号输出端TP2，放大输出信号测试点判决电路：T6，判决信号输入端T7，判决信号输出端TP3，判决输出信号测试点锁相环：T8，待锁相信号输入端T9，锁相信号输出端TP5，锁相环信号输出端测试点报警保持：T10，保持信号输入端T11，保持信号输出端S2，保持信号复位报警电路：T50，发光报警输入端，接入此电路仅发光（用于实验调试用）T52，声音报警输入端，接入此电路仅发声，若同时接入T50 T52则同时发光报警和声音报警。
器件区：R18=1K，R21=1K，R33=1K，R22=1K ，R20=2.2K，R24=5.1，R19=10KE5=10uF/25VC11=1uF/63VC10=0.1uF/63VW6：0~10K精密可调电位器W4：0~100K电位器第二章实验指南一、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、了解红外遥控电路的设计原理5、了解锁相环的原理及应用。
6、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、红外发光二极管驱动电流测试实验2、锁相环原理及应用测试实验3、利用锁相环设计光电报警系统实验4、利用信号检波设计光电报警系统实验5、单路红外遥控设计实验6、自拟光电报警系统实验7、自拟红外遥控设计实验三、实验仪器1、光电综合应用实验箱 1个2、红外发射装置 1个3、光电接收装置 1个5、2#迭插头对（红色，50cm） 15根6、2#迭插头对（绿色，50cm） 15根7、三相电源线 1根8、实验指导书 1本9、示波器 1台10、万用表 1台光电报警及红外遥控实验仪实验指导书四、实验原理1、光电报警系统设计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。
本系统可由图1所示的五个部分组成。
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，在一定距离以外用光电二极管接收调制光。
转换后的信号经放大，检波后控制报警器，全部实验电路自拟。
下面对调制电源和检波、报警电路各举一个简单的例子，也可选用于系统中。
图2 光电报警原理方框图（1）用NE555定时器构成多谐振荡器作调制电源。
光电报警及红外遥控实验仪实验指导书NE555集成电路用它构成占空比为50%的多谐振荡器原理图如图2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 3231ln 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 3231ln 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 32）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，调整图3 NE555定时器构成多谐振荡器光电报警及红外遥控实验仪实验指导书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：2ln 2111121C 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3：（2）信号放大及报警用参考电路原理电路如图所示，先用35321LF 构成一个放大电路，将光敏二极管所接收的电流信号放大。
再用35321LF 构成一个比较器，放大器的正红外发射二极管图4 红外发光二极管驱动电路光电报警及红外遥控实验仪实验指导书端加2V左右偏压，负端加信号电压。
当光线未阻断时，从放大器来的交流信号经二极管检波电路，再经CR2低通滤波器后得到直流电压，使后面的放大器负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零，LED管截止，当光线被阻断时，信号消失。
放大器只有正端加正电压，输出为正电压，LED指示管导通发出红色光（或R是LED限流电阻。
发声）以示报警。
电阻8在检波电路部分,C1为隔直电容,滤除电路或环境所带来的直流成分,也可以通过提高判决电平的高低来滤除直流成分的干扰。
参考参数值：R1：1KΩ R2：1KΩR3：100KΩ R4：100KΩR5：1KΩ W1：10KΩC1：0.1uF C2：1uF图5 报警用参考电路（3）报警保持电路阻断发射系统和接收系统的红外光束时，比较器的输出为高电平，而当发射系统和接收系统的红外光恢复时，输出仍为低电平，如果有人影晃过时，阻断的时间非常短时，报警系统应该持续报警，因此应光电报警及红外遥控实验仪实验指导书当在比较器的输出加上报警保持电路。
2、单路红外遥控电路设计原理在不需要多路控制的应用场合，可以使用由常规集成电路组成的单通道红外遥控电路。
这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器，因此成本较低。
单通道红外遥控发射电路方框图如下图所示图6 单路红外遥控原理图如图6所示。
光调制部分采用555定时器构成多谐振荡器作调制电源，用它构成占空比为1：1的方波信号，通过调整不同的电容值而产生不同频率的方波信号，即调制信号，设定不同频率的调制信号代表不同的意义，如设定1K信号为数字“1”，10K的信号为数字“2”等等；通过红外发光二极管发出光由光敏二极管接收放大判决后得到原始的调制信号，再将调制信号送入锁相环电路。
若输入的信号与锁相环设置的中心频率一致时，输出为低电平，从而实现了单路红外遥控的功能。
可见，本实验的核心即为红外接收解调控制电路。
图7为红外接收解调控制电路。
图中，IC1是LM567。
LM567是一片锁相环电路，采用8脚双列直插塑封。
其⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，f2≈1/1.1RC。
其①、②脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。
②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。
①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。
③脚是输入。