光电系统设计实验报告
光电开关综合设计实验报告
光电开关综合设计实验报告1. 背景光电开关是一种利用光电效应来检测物体存在与否的装置。
其由光源、光敏电阻和信号处理电路组成。
在工业自动化、机器人控制等领域有着广泛的应用。
本次实验旨在通过设计和搭建一个光电开关系统，验证其在物体检测方面的可行性和稳定性。
通过实验，我们可以了解光电开关的工作原理、特性和应用场景，并对其进行深入分析和研究。
2. 分析2.1 实验原理光电开关利用光敏元件（如光敏电阻）对环境中的光强变化做出相应的电阻变化，从而实现对物体存在与否的检测。
当被检测物体遮挡住光线时，光敏元件的电阻值发生变化，通过信号处理电路可以将这一变化转换为数字信号输出。
2.2 实验步骤1.搭建实验装置：将光源、光敏元件和信号处理电路按照实验要求连接起来。
2.调试装置：调整光源的亮度、光敏元件的位置和信号处理电路的参数，使得系统能够准确地检测物体存在与否。
3.进行实验：将不同形状、颜色和材质的物体放置在光电开关前方，观察系统对物体的检测情况。
4.记录数据：记录实验过程中系统输出的数字信号，并对其进行分析和比较。
2.3 预期结果预期结果是根据不同物体特性（形状、颜色、材质）以及实验装置的参数调整，系统能够准确地判断物体的存在与否。
当物体遮挡住光线时，系统输出高电平；当光线不被遮挡时，系统输出低电平。
3. 结果3.1 实验数据物体形状颜色材质系统输出物体A 圆形红色金属高物体B 方形绿色塑料高物体C 圆柱形蓝色木材高物体D 不规则黄色玻璃低3.2 结果分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：•光电开关对物体的形状、颜色和材质具有一定的检测能力。
不同形状的物体对光线的遮挡程度不同，从而影响了系统输出。
•光电开关对不同颜色的物体有一定的区分度。
颜色越深的物体对光线的吸收能力越强，从而遮挡光线更多，系统输出较高。
•光电开关对材质也有一定影响。
金属等导电材料对光线的吸收能力较强，从而遮挡光线更多，系统输出较高。
3.3 实验建议根据实验结果，我们可以提出以下建议：•在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的光源、光敏元件和信号处理电路，并进行调试和优化。
光电实训设计报告
一、摘要本报告主要针对光电实训设计，以LED光源为基础，通过光电传感器的应用，实现光强度的实时检测与调节。
报告详细阐述了设计背景、设计目标、设计方案、实验过程及结果分析等内容。
二、引言随着科技的不断发展，光电技术在各个领域得到了广泛应用。
光电传感器作为一种重要的光电转换元件，能够将光信号转换为电信号，实现光强度的实时检测与调节。
本实训旨在通过设计一个基于光电传感器的光强度调节系统，提高光强度检测与调节的精度和稳定性。
三、设计背景及意义1. 设计背景随着LED技术的不断发展，LED光源因其具有高亮度、低功耗、长寿命等优点，逐渐取代传统光源。
然而，在实际应用中，LED光源的亮度调节成为一个难题。
为此，本实训设计旨在通过光电传感器的应用，实现LED光源的实时检测与调节。
2. 设计意义（1）提高LED光源亮度调节的精度和稳定性；（2）丰富光电传感器的应用领域；（3）培养学生的实践能力和创新精神。
四、设计目标1. 设计一个基于光电传感器的LED光源亮度调节系统；2. 实现光强度的实时检测与调节；3. 系统具有稳定的性能和良好的抗干扰能力。
五、设计方案1. 硬件设计（1）光电传感器：选用光敏电阻作为光电传感器，用于检测光强度；（2）微控制器：选用STC89C52RC单片机作为主控芯片，实现光强度的实时检测与调节；（3）驱动电路：设计LED驱动电路，实现LED光源的亮度调节；（4）显示模块：采用数码管显示当前光强度和调节结果。
2. 软件设计（1）主程序：实现光强度的实时检测、亮度调节、数据显示等功能；（2）中断程序：实现光强度检测中断，实时调整LED亮度；（3）子程序：实现按键控制、数据显示等功能。
六、实验过程及结果分析1. 实验过程（1）搭建实验平台，包括LED光源、光电传感器、微控制器、驱动电路、显示模块等；（2）编写程序，实现光强度的实时检测与调节；（3）调试程序，确保系统稳定运行；（4）测试系统性能，包括光强度检测精度、亮度调节范围、抗干扰能力等。
光电设计实验报告
光电设计实验报告光电系统设计学号：130402152姓名：仲路铭⽇期：17.1.2第⼀章单⾊仪的研究1. 系统介绍本次课程采⽤WDG系列精密光栅单⾊仪。
它是⼀种能获得单⾊辐射的⾼性能仪器，可以测各种辐射源的光谱分布、探测器的光谱灵敏度、发光材料及光学薄膜的光谱特性等。
整台仪器包括单⾊仪主体和微机控制系统，单⾊仪主体上层为光学系统，下层是机械系统。
单⾊仪外观图1.12. 光学原理图1.2 为光学系统图。
进⼊⼊射狭缝S1的光线经准直镜M1，变为平⾏光。
由闪耀光栅G⾊散，经聚焦物镜M2从出射狭缝S2射出单⾊光。
3. 机械系统机械系统的功能是实现波长扫描，波长显⽰，并未微机系统提供控制信号。
转动光栅可以在出射狭缝处得到不同波长的单⾊辐射，为了实现波长线性指⽰，本仪器采⽤带有初始⾓的正弦机构。
在微机控制下步进电机经连轴节驱动正弦机构，进⾏⾃动扫描。
波长原点向计算机提供波长原点信号，仪器找到波长原点后，显⽰波长值为“0”，并停机待命。
在扫描过程中，正弦机构上的微动开关向计算机提供保护信号，使仪器扫描⾄终点或反扫描⾄起点能⾃动停机。
光栅转动⾓与丝杆副运动距离的关系4. 微机系统单⾊仪在微机控制下，实现⾃动扫描、数据采集和数据处理。
计算机通过接⼝及驱动器控制单⾊仪内的扫描电机和滤光⽚的动作，实现波长扫描和波长计数。
单⾊仪给出的光谱信号，经过接收器、放⼤器和A/D变换器，由接⼝送⼊计算机，数据处理后，分别由显⽰器显⽰、打印机记录或者外存储器存储。
5. 单⾊仪实验实验步骤：（1）调试仪器（2）⾃动检测（3）内部优化（4）系统运⾏（5）扫描出图6. 实验结果并分析有四个波长不同的光波7.实验遇到问题及解决⽅法调试没有达到设备运⾏的要求，需要调节⼊射光⼝的⼤⼩，调节⼊射光的强度，来达到设备运⾏的要求。
第⼆章Zemax 光路仿真及相关计算实验⽬标：使⽤Zemax软件设计⼀个⼊射狭缝和出射狭缝宽度均为2mm，两反射⼝径为100mm，闪耀光栅⼝径为150mm，光⼊射经平⾯镜反射到光栅的光程与光从光栅反射再经平⾯反射镜反射到出射狭缝的光程相等且为500mm，并⽤多重结构实现闪耀光栅光线的追迹。
光电测量系统设计报告
光电测量系统设计报告一、干涉的基本原理干涉现象是波动独有的特征,如果光真的是一种波,就必然会观察到光的干涉现象．1801年,英国物理学家托马斯·杨1773—1829在实验室里成功地观察到了光的干涉．两列或几列光波在空间相遇时相互叠加,在某些区域始终加强,在另一些区域则始终削弱,形成稳定的强弱分布的现象;由一般光源获得一组相干光波的办法是,借助于一定的光学装置干涉装置将一个光源发出的光波源波分为若干个波;由于这些波来自同一源波,所以,当源波的初位相改变时,各成员波的初位相都随之作相同的改变,从而它们之间的位相差保持不变;同时,各成员波的偏振方向亦与源波一致,因而在考察点它们的偏振方向也大体相同;一般的干涉装置又可使各成员波的振幅不太悬殊;于是,当光源发出单一频率的光时,上述四个条件皆能满足,从而出现干涉现象;当光源发出许多频率成分时,每一单频成分对应于一定的颜色会产生相应的一组条纹,这些条纹交叠起来就呈现彩色条纹;1、劈尖的等厚干涉测细丝直径设入射光波为λ,则第m级暗纹处空气劈尖的厚度由上式可知,m=0时,d=0,即在两玻璃片交线处,为零级暗条纹;如果在细丝处呈现m=N级条纹,则待测细丝直径2、利用干涉条纹检验光学表面面形检查光学平面的方法通常是将光学样板平面平晶放在被测平面之上,在样板的标准平面与待测平面之间形成一个空气薄膜;当单色光垂直照射时,通过观测空气膜上的等厚干涉条纹即可判断被测光学表面的面形;1待测表面是平面2待测表面呈微凸球面或微凹球面当手指向下按时,空气膜变薄,各级干涉条纹要发生移动,以满足式2,3式中λ为入射光的波长,δ是空气层厚度,空气折射率n ≈ 1;当程差Δ为半波长的奇数倍时为暗环,若第m个暗环处的空气层厚度为m,则有：R,即,可得：式中是第m个暗环的半径;由式2和式3可得：可见,我们若测得第m个暗环的半径便可由已知λ求R,或者由已知R求λ了;但是,由于玻璃接触处受压,引起局部的弹性形变,使透镜凸面与平面玻璃不可能很理想的只以一个点相接触,所以圆心位置很难确定,环的半径也就不易测准;同时因玻璃表面的不洁净所引入的附加程差,使实验中看到的干涉级数并不代表真正的干涉级数m;为此,我们将式4作一变换,将式中半径换成直径,则有：对第m+n个暗环有将5和6两式相减,再展开整理后有可见,如果我们测得第m个暗环及第m+n个暗环的直径、,就可由式7计算透镜的曲率半径R;经过上述的公式变换,避开了难测的量和m,从而提高了测量的精度,这是物理实验中常采用的方法;二、干涉法测微小量的原理与干涉仪绘制草图1、实验内容用干涉法测微小形变实验验证实验仪器：he-ne激光器、共焦球面干涉仪、压电陶瓷、探测器、示波器、电源、锯齿波发生器;2、实验原理：1、共焦球面干涉仪示意图：共焦球面干涉仪是一个无源腔,由两块球形凹面反射镜构成两面镜子的曲率半径和腔长相等R1=R2=L,镜面1固定不动,镜面2固定在可随外电压变化而变化的压电陶瓷上;光在腔内每走一个周期都会有部分光从镜面透射出去为光线1,另一部分则反射4次出射,为光线2；光线1与光线2满足干涉条件,当其光程差D满足条件：D=mλ时,干涉相长示波器出现峰值,随着压电陶瓷随电压的变化,腔长变化,D也随之变化;当D=m±1λ时,再次干涉相长,示波器上出现相应的峰值;3、实验步骤：1、打开he-ne激光器,调整光路和压电陶瓷方向,使得光路准直,若没调整好,在共焦球面干涉仪后方会出项两个光斑,光线1和光线2并不产生干涉;2、将探头和锯齿波发生器分别接入示波器的两个通道,打开激光器和锯齿波发生器的电源;3、观察示波器上波形;4、实验结果：5、实验总结：本实验是干涉法测微小形变的实验验证,故无需计算；压电陶瓷的微小形变影响到共焦球面干涉仪的腔长,从而影响到光线1和光线2的光程差D,进一步反应到示波器的波形显示上;该测量方法得到验证;三、Auto cad图探头主体探头后盖底座螺钉电路图电源外壳四、Zemax的绘制：扩束准直系统五、实验回顾及总结这次实验和以往的实验不同,以往更多的是的老师设计好,安排每一节课的内容让我们照着做,而这次更多的是自主设计进行探索发现;前几次课程我们主要是通过设计实验系统,学习并运用CAD画出模型,这样我们既学会了软件设计又理解实验原理及结构;激发了我们的兴趣;谢谢老师为我们自由式发挥创造了条件;。
光电创意实验报告
一、实验目的1. 探究光电效应的基本原理；2. 设计并搭建一个简单的光电实验装置；3. 通过实验验证光电效应的存在，并观察光电效应的特性；4. 提高动手能力和创新思维。
二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会释放出电子的现象。
根据爱因斯坦的光电效应方程，光子的能量E与电子的动能K之间存在以下关系：E = K + φ其中，E为光子的能量，K为电子的动能，φ为金属的逸出功。
当光子的能量E大于金属的逸出功φ时，电子就会被释放出来，形成光电效应。
三、实验器材1. 光源：白光LED；2. 光电传感器：光电二极管；3. 放大器：低噪声运放；4. 测量仪器：示波器；5. 电阻、电容、导线等实验器材。
四、实验步骤1. 搭建实验装置：将白光LED、光电二极管、放大器、电阻、电容等元件连接成一个电路，如图所示。
2. 设置实验参数：调整放大器增益，使光电二极管输出信号能够被示波器清晰显示。
3. 实验观察：逐渐增加LED的亮度，观察示波器上光电二极管输出信号的波形变化。
4. 记录数据：记录不同亮度下光电二极管输出信号的波形和幅度。
5. 分析数据：根据实验数据，分析光电效应的特性。
五、实验结果与分析1. 实验现象：随着LED亮度的增加，光电二极管输出信号的幅度逐渐增大，且波形基本稳定。
2. 数据分析：（1）当LED亮度较低时，光电二极管输出信号幅度较小，表明光电效应较弱。
（2）随着LED亮度的增加，光电二极管输出信号幅度逐渐增大，表明光电效应增强。
（3）当LED亮度达到一定程度后，光电二极管输出信号幅度趋于稳定，表明光电效应已达到饱和状态。
3. 结论：（1）光电效应确实存在，当光照射到金属表面时，金属表面会释放出电子。
（2）光电效应的强度与光的强度成正比，即光的强度越大，光电效应越强。
（3）光电效应具有饱和特性，当光的强度达到一定程度后，光电效应不再随光强度的增加而增强。
六、实验创新点1. 利用白光LED作为光源，简化实验装置，降低实验成本。
光电显示系统实训报告
一、实训背景随着科技的不断发展，光电显示技术在各个领域得到了广泛应用。
为了提高我们对光电显示系统的理解，增强实际操作能力，我们进行了为期两周的光电显示系统实训。
二、实训目的1. 熟悉光电显示系统的基本原理和组成；2. 掌握光电显示系统的安装、调试和维修方法；3. 提高动手能力和团队合作精神。
三、实训内容1. 光电显示系统概述（1）光电显示技术发展历程从传统的阴极射线管（CRT）显示器到液晶显示器（LCD）、有机发光二极管（OLED）等新型显示技术，光电显示技术经历了漫长的发展历程。
（2）光电显示系统组成光电显示系统主要由以下几个部分组成：①光源：为显示器提供照明；②光学系统：包括透镜、反射镜等，用于将光线聚焦或反射到显示屏上；③显示器件：如LCD、OLED等，用于显示图像；④控制系统：包括驱动电路、信号处理电路等，用于控制显示器的显示效果。
2. 光电显示系统安装与调试（1）安装步骤①根据设计要求，确定显示器位置；②安装电源线、信号线等；③连接显示器与计算机等设备；④检查显示器电源、信号线是否连接正确；⑤开机测试显示器显示效果。
（2）调试方法①调整亮度、对比度、色温等参数；②检查显示器是否存在残影、色斑等现象；③调整显示器的分辨率、刷新率等参数；④进行系统优化，提高显示器性能。
3. 光电显示系统维修（1）故障排查方法①观察显示器外观，判断故障原因；②检查电源线、信号线等连接是否正常；③检查显示器内部电路，查找故障点；④根据故障现象，确定维修方案。
（2）维修步骤①断电，拔掉显示器电源线；②拆卸显示器外壳，检查内部电路；③更换故障部件，如灯管、驱动电路等；④恢复显示器外观，重新连接电源线和信号线；⑤开机测试显示器显示效果。
四、实训总结通过本次实训，我们掌握了光电显示系统的基本原理、安装、调试和维修方法。
以下是实训过程中的一些体会：1. 光电显示系统技术发展迅速，新型显示技术不断涌现，为我们提供了更多选择；2. 光电显示系统的安装、调试和维修需要一定的专业知识，通过本次实训，我们提高了自己的实际操作能力；3. 团队合作在实训过程中至关重要，我们要学会与他人沟通、协作，共同完成实训任务。
光电系统课程设计报告
光电系统课程设计报告设计题目：光电心率计指导老师：吴xx班级： 10XX设计者： XXX设计者学号： *************同组者姓名： ********************************************************************************************* 设计者联系电话： ******************目录一．摘要 (4)二．技术指标 (4)三．设计原理 (5)3.1、光电探测电路 (5)3.2、电源电路 (6)3.3、滤波放大电路及虚拟地电路 (6)3.4、单片机电路 (7)3.5、显示电路 (8)3.6、蜂鸣器电路 (9)四．设计方案论证 (9)4.1、心率计的软件实现方法 (9)4.2、滤波放大电路的实现 (9)4.3、光电探测电路的实现 (10)4.4、心率值的显示方法 (10)五. 硬件电路设计 (11)5.1、电源电路设计 (11)5.2、光电探测电路 (12)5.3、“虚拟地”电路 (12)5.4、滤波放大电路 (12)5.5、单片机电路 (13)5.6、译码显示电路 (15)5.7、蜂鸣器电路 (16)六．软件设计 (16)6.1 总流程图 (17)6.2 主函数流程图 (18)6.3 采样比较程序 (19)6.4 心率计算与显示警报模块 (20)七．结论 (21)八．课程设计的心得体会 (21)参考文献 (22)附录 (23)附录一、程序代码 (23)附录二、原理图 (28)附录三、PCB所有层图 (29)附录四、顶层PCB图 (30)附录五、底层PCB图 (30)附录六、元件清单 (31)一．摘要随着现代社会，人们对自己的健康越来越关心，因此对各种医疗设备的需要也越来越大。
其中心率测量仪是最常见的医疗设备之一，它能应用于医疗、健康、体育以及我们生活中的方方面面，因此一个简单便宜而又有较高精度的心率测量仪是很有市场的。
最新光电实验报告.
最新光电实验报告.
在本次光电实验中，我们探究了光电效应的基本原理及其在现代科技中的应用。
实验的主要目的是验证爱因斯坦的光电效应理论，并测量光电子的动能与入射光频率之间的关系。
实验开始前，我们首先搭建了光电实验装置，包括光电管、光源、电压源和电流计。
光电管内部涂有高灵敏度的光电材料，能够将入射光子的能量转换为电子的动能。
光源选用了一系列不同波长的单色光，以便我们能够观察不同频率光对光电效应的影响。
实验过程中，我们调整了光源的强度和电压源的偏压，记录了不同条件下的电流计读数。
通过改变入射光的频率，并保持其他条件不变，我们得到了一系列的电流-电压（I-V）特性曲线。
数据分析阶段，我们将实验数据与爱因斯坦的光电效应公式进行了对比。
根据公式，光电子的最大动能应与入射光的频率成正比，与光强度无关。
我们的实验结果与理论预测相符，证明了光电效应的量子性质。
此外，我们还观察到，在一定的偏压下，电流随光强度的增加而增加，这表明了光电效应的饱和现象。
在实验的最后部分，我们探讨了光电效应在实际应用中的潜力，例如在太阳能电池和光电探测器中的作用。
我们还讨论了如何通过改进光电材料和设计来提高光电转换效率。
总结来说，本次实验不仅加深了我们对光电效应理论的理解，而且通过实践操作提高了我们的实验技能。
通过分析和讨论，我们也对光电技术的未来发展趋势有了更清晰的认识。
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基于红外对管的光电开关的设计
专业班：电信 10102
设计者：
设计者：
指导老师：雷立云
时间： 2012/12/3----2012/12/13
一：设计目的：基于红外对管的光电开关设计
二：功能摘要
本设计利用555定时器构成多谐振荡器，从3脚输出38KHZ左右的方波信号，经Q1驱动红外发射管D1，当有障碍物靠近或挡住时，红外接收管不导通，三极管Q3截止，灯泡熄灭，当没有障碍物接近或挡住时，红外接收管接收红外光导通，三极管Q3驱动灯泡点亮。
三：方案设计
系统框图
四：系统硬件设计
（1）555定时器引脚图
555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.
555引脚图介绍如下
1地 GND
2触发
3输出
4复位
5控制电压
6门限(阈值）
7放电
8电源电压Vcc
（2）红外对管
红外发射管是由红外发光二级管矩组成发光体，用红外辐射效率高的材料（常用砷化镓）制成PN结，正向偏压向PN结注入电流激发红外光，其光谱功率分布为中心波长830～950nm。
电流越大温度越高，温度越高电流越大，LED红外灯的功率和电流大小有关，但正向电流超过最大额定值时，红外灯发射功率反而下降。
红外接收管它是一个具有光敏特征的PN结，属于光敏二极管，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。
无光照时，有很小的饱和反向漏电流（暗电流）。
此时光敏管不导通。
当光照时，饱和反向漏电流马上增加，形成光电流，在一定的范围内它随入射光强度的变化而增大
（3）硬件仿真图：
五：元器件清单：
六：调试结果：
通过为期两个星期的原理图设计、仿真、焊接到调试，结果比较明显，若用障碍物挡住红外接收管的接收，则LED灯不亮，若没有障碍物阻挡红外接收管接收，则LED灯点亮。
七：心得体会
实验总结：从日常生活的普通可见性，我们将设计定格到光电开关这一
简单实用的课题，从硬件方面来讲不是很难，通过555定时器产生方波型号来驱动红外线发射管，若红外线接收管被障碍物遮挡，则LED灯不亮，反之则亮。
在protues上仿真上，经过多次调试、修改才得以出仿真结果。
虽在仿真过程中遇到的问题不大，但也让我们明白理论与实际差距的悬殊，单纯的仿真能得到理想的结果，但做成实物成品时，却跟理论仿真相差大，因为要考虑的因数很多，加之电路本身的干扰和外部干扰使得某些效果得不到很好的理想值。
经过本次课程设计，我们也比较好的把理论知识与实践相结合，而我们也在本次设计中收获不少。
设计过程中，首先，对于传感器又多了一层了解，其次，还有硬件的接线，还有相关元器件引脚方面的作用和连线，都让我们收获不少。
加强了自身的动手能力，同时也感谢辅导老师的细心辅导和教诲。