基于USB接口与计算机声卡的新型光电门的研制

线和 音频线 都很 容 易 在 市 场 上买 到 ， 且 价 格也 而
图 ３ Ｆ ６ ０ Ｄ ・ ９ Ｂ ９ Ｂ ｝ 激 光 Ｕ ５ Ａ ５Ｃ ｛Ｃ 、 Ｏ９ 型
二极 管（ ） 左 和激光接收二极管（ 右）
图 ４ 新 型 光 电门 成 品 效 果 图
供 的电压 为 ５ 考虑 到供 电 的简 洁方 便 ， 终 选 Ｖ， 最 用 的 激 光 二 极 管 型 号 为 Ｆ ５ ＡＤ５Ｃ Ｂ ９ Ｕ６ Ｏ 一 ９（ Ｃ 、
为 了使新 型光 电 门既 能摆脱 传统 光 电门专 配
收 稿 日期 ： ０ 卜Ｏ ｌ ２ １ ８３
基金项 目： 上海 市大学生科研创新基金资助 （ ４ ８ 、 ４ ８ 、 ４ ９ ） Ａ８ １ ２ Ａ８ １ ６ Ａ８ １２
＊通 讯联 系人
基于 ＵＳ Ｂ接 口与计算机声卡的新型光电门的研制
要运用光电门测量液体 的粘滞 系数 ， 传统光 电门 发射 装置 和接 收装 置 间 固定距 离不 能 调节 、 配 专 电源 和数 据采集 装 置 ， 得 它 的 应用 和 移 动 安放 使 显得非常的不便 。而且传统光电门还存在一个弊 端—— 专 配 电源和数 据采集 装置 的生 产成本 相对 较高 ｌ 。为 此 ， 必要探 求一 种 既可 以任 意 调 节 ＿ 】 有 距离 又容 易移 动位 置 ， 能 省 去 这方 面成 本 的新 也 型光 电 门 。此 光 电 门直 接 与计 算 机 结 合 ， 通用 让 的 Ｕ Ｂ接 口作为低压 电源为其供 电， Ｓ 声卡作为数 据采集的装置 ， 使其通用性得到很大的提高。
光电 门， 必须 有发 光装 置 和接 收装 置 ， 虑到 考
１ 光 电 门的结 构
１ １ 传 统光 电门元 件原理 及组 成 ．
传统 光 电门 由红 外 发光 二 极 管 、 外 光 敏 二 红 极管 组 成 。工 作 时 由红 外 发 光 二 级 管 发 射 红 外 线， 红外 光敏 二极 管 接 收 红外 线 。当有 外 界 物体 对此 红外 线有个 遮 挡 动 作 时 ， 外光 敏 管 就 可 以 红 感应 到光 强 的变 化 ， 而 产生 压 降 的变化 。实 际 从 测量 时一 般是 两个 光 电 门同 时使 用 ， 配 以 的 专 它
基于 Ｕ Ｂ接 口与计算机声卡的新型光 电门的研 制 Ｓ
吴 斌 ， 黄原点 ， 陆唯 一 ， 盛翌航 ， 王 颖 ， 田冰涛 ， 东生 陈
（ 上海 电力 学 院 ， 海 上 ２０９） ０ ０ ０
摘 关 键
要 ：目前 市场上所 有光 电门必须 结合专 用 的低 压电源 与数据采 集装置才 能正 常工作 ， 其通 用 词 ： Ｂ； ＵＳ 计算机声卡 ； 激光二极管 ； 激光接收二极管
文献标志码 ： Ａ
性差 。本文利用 ＵＳ Ｂ接 口与计算 机声 卡设计 出一种 新型的光 电门。
中图分类号 ： Ｎ２ Ｔ ４
目前 ， 市场 上所 有 的光 电 门都 必 须 配 合 专 门 的低 压 电源和数 据 采 集 装 置才 能使 用 ， 且 在使 而 用 中发 现 ， 要用光 电门做一 些创新 性 的实验 时 ， 如
传输 线直 接 由计算 机声 卡识别 。计算 机 渎取这个
电信号并 由虚拟示波器软件输出波形 。其成品效
果 图见 图 ４ 。
２ 功 能 及 创新
此光 电 门摆 脱 了市场 上常见 光 电门专 配仪器
图 ２ 新 型 光 电 门 原 理 图
的束 缚 ， 用性 差 的缺点 。它直 接和计 算机 相连 ， 通 结构 简 单 、 于操 作 、 用灵 活 ， 括起 来 有 以下 易 使 概 几个 方面 的优 点 ：１ 取 材 方便 ， （） 装配 这 样 一 个光 电 门所需 的激 光 二 极 管 、 光 接 收 二 极 管 、 Ｂ 激 ＵＳ
图 １ 传 统光 电 门原 理 图
电源 和数 据采集 装 置 的缺 陷 ， 能 不失 数 据 的精 又 度， 首选 的该是 计 算 机这 个 有 着 强 大数 据 处 理 功
能的载体 。为 了使 实验 的装置尽可能 的简单化 ， 又考虑到装置电源 和数据采集 的基本情况， 改用 ＵＳ Ｂ接 口提供 光 电 门电源 ， 并使 用 计 算 机声 卡 作 为数 据采集 的方 式 ， 原理 图见 图 ２ 其 。
可感应脉冲信号变化的特性 ， 找到一个可以在光照 不同的情况下产生脉 冲信号的元件。经过多次实 践， 我们采用激 光接收二极管 。 基于 ＵＳ Ｂ接 口与计算机声卡 的便携式新型 光 电门 由一发射 装置 （ 激光 二极 管 ） 和一接 收装 置 （ 光接 收二 极 管 ） 成 。计 算 机 ＵＳ 激 组 Ｂ接 口能 提
很符合“ 单” 简 的设计 理念 。采用 声 卡作 为 数据 接 收装置 ， 能使用 的就是 麦 克风 接 口， 以运 用 声 卡 可
门数据采集仪器 可以感应出此信号 ， 并能测量出 这两个电信号之间的时间 ， 通过时间计算出实验 所需数据并显示在仪器上 ， 见图 １ 。
１２ 新 型光 电门 的组成结 构 ．
第２ ４卷 第 ６期 ２ｌ Ｏ １年 ｌ ２月
大
学
物
理

实
验
Ｖｏｌ２ ． ＿ ４Ｎｏ ６
Ｄｅ ． Ｏ１ ｃ２ １
ＰＨ ＹＳ ＣＡＩ Ｉ ＥＸＰＥ Ｍ ＥＮＴ ＲＩ ＯＦ ＣＯＩＩ 。 ＥＧＥ
文章 编 号 ：０ ７２ ３ （０ １０ —０ ４０ １ ０—９ ４ ２ １ ） ６０ １—２
发光装置的轻便和 Ｕ Ｂ接口的电压情况设想改用 Ｓ 其他可 以承受 ＵＳ Ｂ电压 的小 型光源 。基于红 外发 光二 极 管 的 使 用 ， 用 了 一 种 常 用 的 发 光 二 极 起 管—— 激光 。激光二 极管在市场上 易于购买 ， 采用 激光发光器便于取材， 而且根据使用电压的要求不 同， 可供选择 的耐压范 围也广 。激光二 极管 的使用