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光电课程设计

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常熟理工学院课程设计（报告） I 课程设计报告 课程 光电电路课程设计 题目 照明灯卡片开关 系 别 物理与电子工程学院 年 级 11级 专 业 光电信息工程 班 级 0503112 学 号 050311220 学生姓名 徐雨 指导教师 徐 竞 职 称 讲师 设计时间 2014.4.8—2014.4.13 常熟理工学院课程设计（报告）

II 目录 一、绪论 ....................................... III 二、题目要求与方案论证 ......................... III 2.1照明灯卡片开关 ........................... III 2.2题目要求 ................................. III 2.3方案论证 ................................. III 2.4NE555定时器 ............................. VIII 2.5继电器的工作原理和特性 ..................... X 三、结果分析 .................................... XI 四、心得体会 ................................... XII 五、参考文献 ................................... XIV 常熟理工学院课程设计（报告）

III 一、绪论

为了方便客人进出酒店房门及节约用电，用电安全方面设计了插卡取电开关。插卡取电开关专为酒店客房精心设计的节能产品，又称插卡取电开关，当酒店的客人进入客房时，将房门卡插入专卡取电开关中，即可使用客房内的照明、电视、空调等设备，当客人离开客房时取出房门卡（客人外出客房一定要拔卡出来，因为客人返回客房时需要房门卡来开门），房间的总电源自动延时15秒内即可断电，既可节电亦能使客房用电更加安全。 取电开关一般为强电220V供电，采用大功率30A继电器，负载6600W，满足酒店客房的用电负载；取电开关上有发光LED蓝光指示灯，符合现代酒店潮流并方便客人夜间操作。为了让酒店客房更好地达到节电效果，取电开关更多的使用专卡专用取电，只能通过插入与酒店门铃开门卡配套的专用卡片才能达到取电，实现同一张卡实现开门和取电。本文主要设计了照明灯卡片开关的原理图，并用multisim仿真实现。

二、题目要求与方案论证

2.1照明灯卡片开关 2.2题目要求 性能要求：现在不少宾馆的房卡都充当取电钥匙，进入房门需将房卡插入门房的取电钥匙槽内，室内的电灯及电器才能通电使用，出门是取走房卡后，房内电灯经少许延迟后自行熄灭。电路由AC/DC转换器、555定时电路、红外发射与接受管及继电器控制电路等部分组成。

2.3方案论证 经小组讨论以及上网查找资料，我们先设计了一个基本的电路。如下常熟理工学院课程设计（报告） IV 所示： (1)未插入房卡时的工作状态电路如下：

VCC12V

LED1LED2

R12kΩ

1

R2

200ΩKey=D50%

R32.2kΩ

10R4500kΩKey=A50%VCCV112 Vrms 60 Hz 0° KK1EDR201A053X112V_10W7642VCCOUTU1555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRIC1430nF50 当滑动变阻器R4滑到最右边，即R4取到最大值时，输到TRI端的电压大于THR或DIS端的电压，使OUT输出为低电压，LED1亮，LED2熄灭，继电器也就不会工作，灯泡就不会亮。

(2)插入房卡后的工作状态电路如下： VCC12V

LED1LED2

R12kΩ

1

R2

200ΩKey=D50%

R32.2kΩ

10R4500kΩKey=A0%VCCV112 Vrms 60 Hz 0° KK1EDR201A053X112V_10W7642VCCOUTU1555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRIC1430nF50 常熟理工学院课程设计（报告）

V 当滑动变阻器R4滑到最左边，即R4取到最小值时，输到TRI端的电压小于THR或DIS端的电压，使OUT输出为高电压，LED1熄灭，LED2亮，继电器就会工作，继电器吸合，右边回路构成通路，灯泡就会亮。 （3）改进电路： 经过验证此电路除了缺少延时电路外，基本能满足课题要求，于是我们在此基础上进行改进，我们加入了延时电路,并且我们将电压比较器独立设计。

上图是我们改善后的完整电路，能满足课题的所有要求。 （4）未插入房卡时的工作状态电路如下： 常熟理工学院课程设计（报告）

VI 上图为未插入房卡时的情况，即有光照，R2电阻较小，经过比较器，与负端电压相比较大，及比较器输出高电平，由于555定时器为低电平触发，所以555定时器输出低电平，继电器不工作，电灯不亮。 （5）插入房卡后的工作状态电路如下： 常熟理工学院课程设计（报告）

VII 上图为插入房卡时，及无光照，R2电阻较大，经过比较器，与负端电压相比较大，及比较器输出低电平，由于555定时器为低电平触发，所以555定时器输出一段高电平，继电器工作，电灯亮。 （6）拔出房卡后的工作状态如下： 常熟理工学院课程设计（报告）

VIII 555定时器输出输出信号图 拔出房卡时，有光照，R2电阻变低，比较器输出高电平，由于之前是555定时器，还要延时输出一段高电平，及继电器工作，灯泡还要亮一段时间，延时时间可以通过条件R9电阻进行控制。

2.4NE555定时器 1、单稳态触发器介绍 单稳态触发器的特点是电路有一个稳定状态和一个暂稳状态。在触发信号作用下，电路将由稳态翻转到 暂稳态，暂稳态是一个不能长久保持的状态，由于电路中RC延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自 动返回到稳态，并在输出端获得一个脉冲宽度为tw的矩形波。在单稳态触发器中，输出的脉冲宽度tw，就 是暂稳态的维持时间，其长短取决于电路的参数值。 由555构成的单稳态触发器电路及工作波形如图1所示。图中R，C为外接定时元件，输人的触发信号ui接 在低电平触发端（2脚）。 稳态时，输出uo为低电平，即无触发器信号（ui为高电平）时，电路处于稳定状态——输出低电平。在 ui负脉冲作用下，低电平触发端得到低于（1/3）Vcc，触发信号，输出常熟理工学院课程设计（报告） IX uo为高电平，放电管VT截止，电 路进入暂稳态，定时开始。 在暂稳态期间，电源＋Vcc→R→C→地，对电容充电，充电时间常数T＝RC，uc按指数规律上升。当电容 两端电压uc上升到（2/3）Vcc后，6端为高电平，输出uo变为低电平，放电管VT导通，定时电容C充电结束 ，即暂稳态结束。电路恢复到稳态uo为低电平的状态。当第二个触发脉冲到来时，又重复上述过程。工作 波形图如图1（b）所示。

图3单稳态触发器电路及工作波形 可见，输人一个负脉冲，就可以得到一个宽度一定的正脉冲输出，其脉冲宽度tw取决于电容器由0充电到 （2/3）Vcc，所需要的时间。可得

这种电路产生的脉冲宽度莎w与定时元件R，C大小有关，通常R的取值为几百欧至几兆欧，电容取值为几 百皮法到几百微法。

2、斯密特触发器 常熟理工学院课程设计（报告）

X 上图为555定时器构成的施密特触发器 （1） VI=0v时，vo1输出高电平。

（2） 当VI上升到2/3vcc时，vo1输出低电平。当VI继续上升，vo1 保持不变。 （3） 当VI下降到2/3vcc时，电路输出跳变位高电平。而且在VI继续下降到0v时，电路的这种状态不变。 ①555各功能端的真值表如下表所示：

由表可看出，S、R、MR的输入不一定是逻辑电平，可以是模拟电平，因此，该集成电路兼有模拟和数字电路的特色。

2.5继电器的工作原理和特性 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去常熟理工学院课程设计（报告） XI 控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用[1]。 （一）①电磁继电器的工作原理和特性 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 ②热敏干簧继电器的工作原理和特性 热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。 ③固态继电器（SSR）的工作原理和特性 固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。

三、结果分析

(1)未插入房卡时的工作状态电路： 当滑动变阻器R2滑到最右边，即R2取到最小值时，输到正端的电压大于负端端的电压，使OUT输出为高电压，继电器工作，灯泡就会亮。 (2)插入房卡后的工作状态电路： 当滑动变阻器R4滑到最左边，即R4取到最大值时，输到正端的电压

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光电电路课程设计

光电电路课程设计

光电电路课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握光电电路的基本原理和应用，包括光电效应、光电流、光敏电阻等概念。

学生应该能够理解光电效应的产生条件和特点，掌握光电流的产生和控制方法，了解光敏电阻的原理和应用。

此外，学生还应该掌握基本的实验技能，能够进行光电电路的实验操作和数据分析。

通过本节课的学习，学生应该能够培养对光电电路的兴趣和好奇心，提高科学思维和创新能力。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括光电效应、光电流、光敏电阻等光电电路的基本概念和原理。

首先，我们会介绍光电效应的产生条件和特点，通过示例和实验观察，让学生了解光电效应的现象和机制。

接着，我们会讲解光电流的产生和控制方法，包括光电管和光电二极管的工作原理和特性。

最后，我们会介绍光敏电阻的原理和应用，探讨光敏电阻在传感器和光通信等方面的应用。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，我们将采用多种教学方法相结合的方式。

首先，我们会通过讲授法，清晰地讲解光电电路的基本原理和概念。

其次，我们会通过讨论法，引导学生进行思考和讨论，培养他们的科学思维和创新能力。

同时，我们还会采用实验法，让学生亲自动手进行光电电路的实验操作和数据分析，增强他们的实践能力。

最后，我们会通过案例分析法，结合实际应用案例，让学生了解光电电路在工程和科技领域的应用。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将选择和准备适当的教学资源。

教材方面，我们将使用《光电电路》这本书作为主要教材，同时还会提供相关的参考书籍和学术文章供学生深入阅读。

多媒体资料方面，我们将制作PPT和教学视频，通过图文并茂的方式展示光电电路的原理和应用。

实验设备方面，我们将准备光电管、光电二极管、光敏电阻等实验器材，让学生能够进行实际的实验操作和观察。

通过这些教学资源的准备，我们将丰富学生的学习体验，提高他们的学习效果。

五、教学评估本节课的教学评估将采用多元化的方式，以全面客观地评价学生的学习成果。

光电检测课程设计

光电检测课程设计

光电检测课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握光电检测的基本原理，理解光电效应、光电器件的工作原理及其在检测技术中的应用。

2. 使学生了解不同类型的光电传感器及其特性，能够分析其在实际工程中的应用场景。

3. 引导学生掌握光电检测系统的构建方法，学会进行简单的光电检测系统设计和分析。

技能目标：1. 培养学生运用光电传感器进行数据采集和处理的能力，提高实际操作技能。

2. 培养学生运用所学知识解决实际光电检测问题的能力，提高创新意识和实践能力。

3. 提高学生的团队协作能力，学会在团队中分工合作，共同完成项目任务。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对光电检测技术的兴趣，激发学习热情，形成主动学习的态度。

2. 培养学生具有严谨的科学态度和良好的实验习惯，注重实验数据的真实性和准确性。

3. 引导学生关注光电检测技术在生产、生活和社会发展中的应用，认识光电检测技术对社会进步的重要性。

课程性质：本课程为高二年级物理选修课程，结合物理知识和实践操作，注重培养学生的实际应用能力。

学生特点：高二年级学生具有一定的物理基础，思维活跃，好奇心强，具备一定的自主学习能力。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，通过项目式教学，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 光电检测基本原理：光电效应、光电器件原理、光电传感器工作原理。

教材章节：第二章光电检测技术基础2. 光电传感器类型及特性：光敏二极管、光敏三极管、光电池、光电管、光电倍增管等。

教材章节：第三章光电器件及其特性3. 光电检测系统构建：系统设计原理、传感器选型、信号处理与分析、应用案例。

教材章节：第四章光电检测系统设计与应用4. 实践操作：光电传感器数据采集、处理与分析，实际应用场景下的检测项目实施。

教材章节：第五章实践操作与案例分析5. 创新设计：结合所学知识，开展小组项目，设计并实现一个简单的光电检测系统。

光电系统课程设计

光电系统课程设计

光电系统课程设计一、教学目标本章节的教学目标是让学生掌握光电系统的基本原理和应用，培养学生对光电技术的兴趣和好奇心，提高学生的实验操作能力和科学思维能力。

具体来说，知识目标包括了解光电系统的基本组成、工作原理和应用领域；技能目标包括能够使用光电设备进行实验操作，分析实验数据并得出结论；情感态度价值观目标包括培养学生对科学探究的热爱，增强学生对光电技术的自信心和责任感。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括光电系统的基本原理、光电设备的组成和操作、光电技术的应用等。

具体来说，教学大纲如下：1.光电系统的基本原理：介绍光电效应、光电器件的工作原理等；2.光电设备的组成和操作：介绍光电设备的结构、功能和使用方法；3.光电技术的应用：介绍光电技术在各个领域的应用案例。

三、教学方法为了实现教学目标，本章节将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

包括讲授法、实验法、讨论法等。

具体来说：1.讲授法：通过讲解光电系统的基本原理和应用，帮助学生建立理论知识框架；2.实验法：通过实验操作和数据分析，培养学生对光电技术的实践能力和科学思维；3.讨论法：通过小组讨论和问题解答，激发学生的学习兴趣和主动性。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本章节将准备以下教学资源：1.教材：选用光电系统相关教材，提供理论知识的学习材料；2.实验设备：准备光电实验设备，供学生进行实验操作；3.多媒体资料：提供光电系统相关视频、图片等多媒体资料，丰富学生的学习体验。

五、教学评估本章节的教学评估将采用多种方式进行，以全面、客观地评估学生的学习成果。

具体包括以下几个方面：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，以考察学生的学习态度和积极性；2.作业：布置相关的作业，评估学生的理解和掌握程度；3.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和数据分析能力；4.考试：设置期末考试，全面考察学生对光电系统知识的掌握和应用能力。

六、教学安排本章节的教学安排将根据学生的作息时间和兴趣爱好进行合理规划。

光电检测技术课程设计

光电检测技术课程设计

光电检测技术 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握光电检测技术的基本原理，理解光电效应、光电器件的工作机制及其在检测中的应用；2. 使学生了解不同类型的光电传感器及其特点，能根据实际需求选择合适的光电传感器；3. 引导学生掌握光电检测系统中的信号处理方法，了解相关检测电路的设计与实现。

技能目标：1. 培养学生运用光电检测技术解决实际问题的能力，能进行简单的光电检测系统设计；2. 提高学生动手实践能力，能正确操作光电传感器及相关检测设备，进行数据采集和处理；3. 培养学生团队协作和沟通能力，能在小组合作中共同完成光电检测系统的设计与调试。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对光电检测技术及其应用的兴趣，激发创新意识，提高学习积极性；2. 增强学生的环保意识，了解光电检测技术在环保、节能等领域的重要作用；3. 引导学生树立正确的价值观，认识到光电检测技术在国家经济发展和国防建设中的地位和作用。

课程性质：本课程为高二年级物理选修课程，结合物理知识和实际应用，注重理论与实践相结合。

学生特点：高二学生在物理知识方面具备一定基础，具有较强的逻辑思维能力和动手实践能力，对新技术和新设备充满好奇心。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，提高学生的主动学习能力；注重实践操作，培养学生的实际操作能力和问题解决能力。

通过本课程的学习，使学生能够将光电检测技术应用于实际生活和工作中，为我国光电产业的发展做出贡献。

二、教学内容1. 光电检测技术基本原理- 光电效应（光电导效应、光伏效应、光生伏特效应）- 光电器件（光敏二极管、光敏三极管、光电管、光电耦合器）2. 光电传感器及其应用- 不同类型的光电传感器（环境光传感器、位置传感器、转速传感器等）- 光电传感器的选型与应用3. 光电检测系统设计- 信号处理方法（模拟信号处理、数字信号处理）- 检测电路设计与实现（放大电路、滤波电路、信号转换电路等）4. 实践操作与案例分析- 光电传感器操作与调试- 光电检测系统设计实例分析- 小组项目：设计并实现一个简易的光电检测系统教学大纲安排：第一周：光电检测技术基本原理学习，了解光电器件的工作机制；第二周：学习光电传感器及其应用，进行光电传感器选型分析；第三周：学习光电检测系统设计，掌握信号处理方法和检测电路设计；第四周：实践操作与案例分析，小组项目设计与实施；第五周：项目展示与评价，总结课程学习成果。