[发明专利]一种光电传感器教学实验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学实验平台，尤其涉及一种光电传感器教学实验平台。

背景技术

在当前的教学中，为了让电子、信息类学生能切实掌握好光电传感器的原理及应用，使学生既能掌握到书本上的原理性知识，又能对具体的光电元件和转换电路有感性认识，需要光电传感器教学实验平台让学生进行实际操作实验，从而深刻理解具体电路的参数与组成，对传感器系统有更全面的理解，充分认识光电系统的实际应用环境。

目前常用的光电传感器教学实验平台包括电源、光源、光电转换单元以及测量仪表，其中电源使用外接直流稳压电源，光源包括光源控制电路以及与光源控制电路连接的发光元件，光电转换单元包括调理电路以及与调理电路连接的光电传感器，光源控制电路、调理电路分别与测量仪表连接。光源控制电路控制发光元件发出光信号，光电传感器将接收到的光信号转换为电信号并经放大、滤波等调理电路后输出至测量仪表，通过测量仪表可读取光电转换单元和光源控制电路输出的电信号。实际使用中，往往需要根据教材内容准备多种发光元件(如红外发射管、红橙黄绿蓝紫各色LED灯等)及多种光电传感器(如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池、反射式/透射式光电开关、热释电红外器件等)，为了便于安装和更换，这些器件都通过接插方式与相应的电路连接。通过该实验平台，可以使学生比较方便的了解各类常见光电传感器的功能、特性等，有助于相关课程的学习。但这种实验平台仅关注了光电传感器元件的自身特性测量，而这些特性是可以通过各种器件的器件手册查到的，因此通过这一类实验平台只能进行最基础的验证性实验，不利于学生设计性和创造的培养，无法体现光电传感器在实际应用中的位置。

为了克服上述实验平台的缺陷，有人在上述平台的基础上进行了改进，增加了计算机和模数转换模块，光源控制电路、调理电路分别与模数转换模块的输入端连接，模数转换模块将输入的模拟电信号转换为数字信号后传输给计算机，计算机通过预先设定的算法对信号进行计算处理后，得到光电传感器元件的主要参数并通过输出设备显示输出。

在使用现有实验平台过程中，发现存在较多的安全隐患，主要包括：

一、外接电源由于生产厂家的不同其正负端的位置有可能相反，而学生实验时往往只注意外形而忽视正负端的设置，可能导致正负端接反导致设备损坏甚至人身事故。

二、发光元件、光电传感器的接插脚通常都有极性的要求，而目前每个器件上的两个(发光元件的正/负极、光电传感器的P/N极)接插脚形状长短相同，极易插反，导致器件损坏。

三、发光元件和光电传感器作为频繁插拔的接插件，频繁的与人体接触，引脚与插座也也频繁接触插拔，极易产生静电，从而影响器件的使用寿命。

综上所述，现有光电传感器教学实验平台存在安全隐患，函待改善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用更加安全的光电传感器教学实验平台。

本发明的光电传感器教学实验平台，包括电源、光源、光电转换单元、测量计算单元以及输入输出单元，光源包括光源控制电路以及通过接插方式与光源控制电路连接的发光元件，光电转换单元包括调理电路以及通过接插方式与调理电路连接的光电传感器，测量计算单元包括模数转换模块以及与模数转换模块连接的计算控制模块，光源控制电路、调理电路分别与模数转换模块的输入端连接，其特征在于，所述电源接入端包括电源极性自适应电路，使输入实验平台的电源正负极固定。

优选地，所述发光元件的正极和负极接插脚的长度不同，光源控制电路中的发光器件插座也做相应设置；所述光电传感器的P极和N极接插脚的长度不同，调理电路中的光电传感器插座也做相应设置。

优选地，所述发光元件插座、光电传感器插座均连接有静电吸收电路。

优选地，所述模数转换模块的输入端连接有超量程电压钳位保护电路，将输入电压控制在模数转换模块的量程范围内。

优选地，所述计算控制模块为单片机，所述输入输出单元包括分别与单片机连接的显示器、键盘及执行部件。

本发明的光电传感器教学实验平台不仅可以满足教学中各类光电传感器的实验要求，而且可进行深入的实验设计，提高学生的实际动手能力，同时还解决了现有技术中存在的安全问题，提供了一个安全的实验环境。

附图说明

图1为本发明的光电传感器教学实验平台的结构框图；

图2为本发明的光电传感器教学实验平台的布局示意图；

图3为本发明的光电传感器教学实验平台的软件流程图；

图4为本发明具体实施方式中电源极性自适应电路的结构示意图；