一種四象限探測器及光電定向?qū)嶒瀮x的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種光電實驗儀，尤其是涉及一種四象限探測器及光電定向?qū)嶒瀮x。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的光電實驗儀中，針對不同的光電實驗有不同的類型，比如說，針對四象限傳感器的光電位置檢測實驗、針對光電傳感器的測距實驗和針對紅外線的光電檢測實驗等等，學(xué)校在光電教學(xué)中針對不同的實驗需要購買進(jìn)不同的實驗儀器，教學(xué)成本特別高。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種四象限探測器及光電定向?qū)嶒瀮x。
[0004]本實用新型更進(jìn)一步解決的技術(shù)問題是提供一種四象限探測器及光電定向?qū)嶒瀮x，包括固定在實驗面板上的電源轉(zhuǎn)換模塊、四象限模塊、光電測距模塊、小車避障模塊、控制模塊和顯示模塊，還包括可拆卸地固定在實驗面板上的障礙模擬物，所述障礙模擬物在光電測距模塊和小車避障模塊中分別模擬被測物體和障礙物；所述四象限模塊包括獨(dú)立分布在實驗面板上的激光器、四象限傳感器和輸入控制電路；所述光電測距模塊主要包括實驗面板上的光電傳感器；所述小車避障模塊包括紅外感應(yīng)電路、電機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)向控制電路，所述電機(jī)轉(zhuǎn)向控制電路分別信號連接至所述紅外感應(yīng)電路和電機(jī)；所述控制模塊分別信號連接至所述激光器、四象限傳感器、光電傳感器和顯示模塊；所述電源轉(zhuǎn)換模塊供電于所述激光器、四象限傳感器、輸入控制電路、光電傳感器、紅外感應(yīng)電路、電機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)向控制電路。
[0005]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，本實用新型還包括滑軌和夾持塊，所述滑軌固定在實驗面板上，所述夾持塊可滑動在所述滑軌上。所述夾持塊可用來固定實驗中所需的激光器、四象限傳感器和其他需要固定的實驗器件。
[0006]作為本實用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述電源轉(zhuǎn)換模塊的輸入電壓為220V交流電，其輸出電壓為+5V直流電，電源轉(zhuǎn)換模塊可為其他模塊提供安全的不同電壓要求的直流電。所述電源轉(zhuǎn)換模塊還包括電壓轉(zhuǎn)化電路，所述電壓轉(zhuǎn)化電路的輸入電壓+5V直流電，其輸出電壓為+3.3V直流電。
[0007]作為本實用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述顯示模塊由液晶顯示屏及其外圍電路組成。
[0008]作為本實用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述電機(jī)為+5V電機(jī)，+5V電機(jī)的需求電壓安全，學(xué)生可安全地實驗并理解小車避障的本質(zhì)原理。
[0009]根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實例，所述控制模塊由控制器及其外圍電路組成，該控制器為32位ARM微控制器STM32F103RBT6。
[0010]所述輸入控制電路由若干個開關(guān)組成；每個開關(guān)的一端接地，另一端電連接至所述微控制器STM32F103RBT6的控制信號輸入端。
[0011]所述電機(jī)轉(zhuǎn)向控制電路由三個NPN型場效應(yīng)管Q1、Q2和Q3，兩個電阻R5、R6和兩個5V繼電器U2、U4組成；場效應(yīng)管Ql的發(fā)射極連接至5V繼電器U2的管腳I ;5V繼電器U2的管腳2接+5伏電源，其管腳7和8接地，其管腳4接電機(jī)的正極，其管腳5接電機(jī)的負(fù)極，其管腳3和管腳6懸空；場效應(yīng)管Q2的基極串聯(lián)電阻R5后與場效應(yīng)管Ql的基極和所述紅外感應(yīng)電路的信號輸出端連接；場效應(yīng)管Q2的發(fā)射極接地，其集電極串聯(lián)電阻R6后連接至+5伏電源，其集電極還連接至場效應(yīng)管Q3的基極、電機(jī)的負(fù)極和5V繼電器U4的管腳4 ;場效應(yīng)管Q3的集電極接+5伏電源，其發(fā)射極接5V繼電器U4的管腳I ;5V繼電器U4的管腳2接+5伏電源，其管腳7和8接地，其4腳接電機(jī)的負(fù)極，其5腳接電機(jī)的正極，其3腳和6腳懸空。
[0012]本實用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:由于本實用新型一種四象限探測器及光電定向?qū)嶒瀮x采用如上技術(shù)方案，本實驗儀集合了光電定向，光電檢測和光電測距實驗，使學(xué)生可以綜合對比三種光電傳感器的原理并且加以應(yīng)用。本實驗儀器采用可搭建模式，使得四象限傳感器模塊和光電測距模塊可共用控制模塊部分，節(jié)省成本，可強(qiáng)化學(xué)生的動手動腦能力。
[0013]除了上面所描述的本實用新型解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點(diǎn)之外，本實用新型一種四象限探測器及光電定向?qū)嶒瀮x所能解決的其他技術(shù)問題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點(diǎn)，將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0014]圖1:本實用新型的原理框圖；
[0015]圖2:電壓轉(zhuǎn)換電路；
[0016]圖3:四象限控制器電路；
[0017]圖4:輸入控制電路；
[0018]圖5:四象限接口電路；
[0019]圖6:復(fù)位電路；
[0020]圖7:液晶顯不屏接口電路；
[0021]圖8:激光器電路；
[0022]圖9:控制器的其他外圍電路；
[0023]圖10:光電測距控制器電路；
[0024]圖11:紅外感應(yīng)電路；
[0025]圖12:電機(jī)轉(zhuǎn)向控制電路；
[0026]圖中:10、電源轉(zhuǎn)換模塊；20、四象限模塊；30、光電測距模塊；40、小車避障模塊；
50、控制模塊；60、顯不模塊、21、激光器；22、四象限傳感器；23、輸入控制電路；31、光電傳感器；41、紅外感應(yīng)電路；42、電機(jī)；43、電機(jī)轉(zhuǎn)向控制電路。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限定。此夕卜，下面所描述的本實用新型各個實施方式中涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0028]在圖1中所示的本實用新型一種四象限探測器及光電定向?qū)嶒瀮x的原理框圖中，為本實用新型的一種實施例，該實驗儀包括固定在實驗面板上的電源轉(zhuǎn)換模塊10、四象限模塊20、光電測距模塊30、小車避障模塊40、控制模塊50和顯示模塊60，還包括可拆卸地固定在實驗面板上的障礙模擬物70，所述障礙模擬物70在光電測距模塊30和小車避障模塊40中分別模擬被測物體和障礙物；所述四象限模塊20包括獨(dú)立分布在實驗面板上的激光器21、四象限傳感器22和輸入控制電路23 ;所述光電測距模塊30主要包括實驗面板上的光電傳感器31 ;所述小車避障模塊40包括紅外感應(yīng)電路41、電機(jī)42和電機(jī)轉(zhuǎn)向控制電路43，所述電機(jī)轉(zhuǎn)向控制電路43分別信號連接至所述紅外感應(yīng)電路41和電機(jī)42 ;所述控制模塊50分別信號連接至所述激光器21、四象限傳感器22、光電傳感器31和顯示模塊60 ;所述電源轉(zhuǎn)換模塊10供電于所述激光器21、四象限傳感器22、輸入控制電路23、光電傳感器31、紅外感應(yīng)電路41、電機(jī)42和電機(jī)轉(zhuǎn)向控制電路43。
[0029]所述滑軌固定在實驗面板上，所述夾持塊可滑動在所述滑軌上。所述夾持塊可用來固定實驗中所需的激光器21、四象限傳感器22和其他需要固定的實驗器件。
[0030]所述電源轉(zhuǎn)換模塊10的輸入電壓為220V交流電，其輸出電壓為+5V直流電，所述電源轉(zhuǎn)換模塊10還包括電壓轉(zhuǎn)化電路，所述電壓轉(zhuǎn)化電路的輸入電壓+5V直流電，其輸出電壓為+3.3V直流電。
[0031]電源轉(zhuǎn)換模塊10可為其他模塊提供安全的不同電壓要求的直流電。
[0032]上述技術(shù)方案中，四象限模塊20和光電測距模塊30共用控制模塊50和顯示模塊60，分開獨(dú)立進(jìn)行四象限實驗和光電測距實驗。
[0033]如圖2至圖9所示為四象限實驗的電路圖，該電路中包括電壓轉(zhuǎn)換電路、四象限控制器電路、輸入控制電路23、四象限接口電路、復(fù)位電路、液晶顯示屏接口電路、激光器21電路、控制器的其他外圍電路。
[0034]如圖2所示為電壓轉(zhuǎn)換電路，該電路主要核心芯片電源芯片ASM1117-3.3組成，5V電源連接到ASM1117-3.3的第3管腳輸入端，該管腳還分別并聯(lián)電容Cl和C2到地；其第2管腳為輸出端，該管腳還分別并聯(lián)電容C3和C4到地；其第I管腳為接地端。
[0035]如圖3所示為四象限控制器電路，該電路中，控制器UI為3 2位ARM微控制器STM32F103RBT6，其第5和第6管腳之間串聯(lián)一個8MHz的晶振Yl ;其第12、18、31、47和63管腳直接接地，其第28管腳串聯(lián)電阻RlO后入地，其第60管腳串聯(lián)電阻R15后入地，其第13、19、31、48和64管腳接3.3V電源。
[0036]如圖4所示為輸入控制電路23，該電路由5個開關(guān)KEY0-KEY4組成，KEYO的一端接地，另一端串聯(lián)電阻RO后接3.3V電源，另一端同時連接到Ul的第8管腳；KEY1的一端接地，另一端串聯(lián)電阻Rl后接3.3V電源，另一端同時連接到Ul的第9管腳；KEY2的一端接地，另一端串聯(lián)電阻R2后接3.3V電源，另一端同時連接到Ul的第10管腳；KEY3的一端接地，另一端串聯(lián)電阻R3后接3.3V電源，另一端同時連接到Ul的第11管腳；KEY4的一端接地，另一端串聯(lián)電阻R4后接3.3V電源，另一端同時連接到Ul的第24管腳。在該電路中，KEYO可調(diào)液晶顯示屏的背光，KEYl可調(diào)坐標(biāo)及顯示顏色，KEY2可調(diào)顯示精度，KEY3可控制顯示的止停。
[0037]如圖5所示為四象限接口電路，該電路中，U3為四象限接口，U3的第I管腳接接Ul的第16管腳，同時連接并聯(lián)的電容C7和電阻R13后接地；U3的第2管腳串聯(lián)電阻R15后接地；U3的第4管腳連接至Ul的第15管腳，同時連接并聯(lián)的電阻R14和電容C8后到地；U3的第4管腳連接至Ul的第14管腳，同時連接并聯(lián)的電阻R12和電容C6后到地；U3的第5管腳串聯(lián)電阻R