中山大学 电子技术综合实验论文

激光图案控制电路焊接与调试

肖爰龙微电子学 08321067

摘要：本实验的主要原理是利用控制电路对电机进行可逆调速，实现对激光束的调制，可获得一系列合成的激光图案.其中,控制电路有两种工作模式：一、自动变换模式；二、声控变换模式。结合实验室的原理图及原理，笔者完成了控制电路的焊接，并对电路进行了调试，最终得到满意的结果。本文主要阐述实验的原理，并结合实验过程，列出实验过程遇到的问题，并对问题进行讨论和解决。

关键字：激光图案控制电路电机调速

Abstrac t: The basic principle of this experiment is to use the control circuit to generate different laser images by governing the speed of two motors. The circuit system will work under two circumstances: 1.automatic control mode; 2. acoustic control mode. By analyzing the schematic

of the circuits, the writer accomplished the assembling of the circuit and got the satisfied results. This paper is to devote the basic principles of the experiments and list the problems which we may be faced with by analyzing the processing of the experiments. At last, we will discuss the possible solutions to solve the problems.

Key words: images generated by laser, control circuits, govern the speed of the motors

本实验是电子技术实验单元电路实验的基础上进行的。通过本次类似于实践的实验，笔者对控制电路有了一定的了解，并且在电路板的焊接与调试过程中进一步深刻地了解了电路控制的原理，也掌握了电路设计中的一些注意事项和一些电路调试的技巧。

一、实验目的

1．1、培养综合分析与设计电路的能力，锻炼动手能力，进一步提高实验技能，为做相关的毕业论文和以后从事电子技术的工作打下一定的基础

1．2、能过实验，可以让学生认识一些常用的元件，能够掌握万用表，电烙铁的使用方法1．3、能够对原有电路进行优化和拓展。

二、实验器材

2．1、HeNe激光管、高压电路、两个小电机

2．2、控制电路：555（多谐振荡器）两片，4017（脉冲分配器）一片，4013（D触发器）一片，变压器一个，整流桥一个，7812稳压管一个，麦克风（MIC）一个，滑动变阻器若干，集成运放（LM324）一片，继电器两个，各种阻值的电阻若干，二极管若干，发光二极管若干，电容若干，三极管（2个9013，4个5609）

2．3、电烙铁，焊锡，吸锡器，万用表，螺丝刀，导线，万用板（200*45），钳子，剪刀等

三、实验原理

3．1. 激光图案原理

激光图案的发射由HeNe激光管、高压电路、两个小电机和控制电路组成。激光管在直流高压（几千伏）的作用下，发射激光，射到其中一个小电机的镜片上再反向到另一个小电机的镜片上，然后再反射出去。因为镜面都不是在同一个平面内转动的，所以当激光射到镜面上时，反射光会随着镜面的转动做周期性的运动。只要两个电机的转速足够快，利用人眼

对光的暂留效应，根据两个小电机转动的速度比不同，就形成不同的图案。实验要求做出控制电路，能够控制两个电机的转动速度为不同地比例。

3．1.1反射路径图

具体如图1所示，一定倾角的反射镜P1 和P2分别安装在两电机转轴上, 由之驱动不断旋转的。P1 和P2先后反射激光器发出的高亮度光束, 当两反射镜的转速成一定比例和按一定的转向组合时, 实现了光束的空间动态合成, 在接收屏幕上将得到某一稳定图形。若改变两电机电枢上所加的电压大小及正负极性, 即对之进行可逆调速, 或手工调节附设于镜面及电机壳座上的微调旋钮, 改变两反射镜面倾角, 则可得到诸如三叶玫瑰线等一系列花瓣形状的形态各异、内容丰富的图案来。

图1 激光产生图案原理图

3．1.2 控制模式

该控制器利用电压变化控制两个直流电机电机，不同的电压驱动电机产生不同的转速。两个电机的驱动电压大小由控制器决定。该控制器一共能产生8组图案。有两种工作模式使图案变化，一种是自动的，即隔一定时间图案自动变化，另一种模式是声控，即控制器接收到较大的声音时，图案发生变化。

3．2．控制电路原理方框图

图2

3．3电源模块原理

3．3．1前期整流

220V交流电经过变压器后降压为15V交流电，变压器送来的15V交流电经过整流桥的单相全波整流，形成了如图所示的波形图

图3

因为整流桥是通过中个二极管进行整流的，而二极管有一个导通电压，所以，经过了单相全波整流后，有效电压：

U0’=0.9U0=1.45V。

3．3．2滤波电容的取值

整流电路的输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分，不能适应大多数电子电路及设备的需要。因此，一般在整流后，还需利用滤波电路将脉动的直流电压变平滑。电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路。滤波电容容量较大，因而一般均采用电解电容，接线时要注意电解电容的正负极。电网的波动范围为+-10%，输出电压的平均值为1.45V，电容的耐压值U c需大于1.1根号2U0’，所以U c至少应该为22.5V，电容的容量一般为300uF。本实验采用的1000uF，25V的电容，满足了实验的要求，并留有一定的余量。

3．3．3 稳压芯片的典型接法

然后经过一个7812（三端稳压管）稳压，7812的典型接法如下图

图4

3．3．4本实验的电源模块原理图

本实验还在7812的后端增加了两个电容，C0用于消除输出电压中的高频噪声，C1为电解电容，容量大约为100uF，作用是进一步稳定输出电压。同时，也可以防止瞬间电流过大，保护7812输出端不会出现欠压现象。LED用于显示电源是否供电正常。LED必须串接1K欧的电阻。