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光电控制电路及应用开题报告

 2020-06-07 09:06  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告

1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写

2000字左右的文献综述:

一、 课题研究的意义和研究现状

现代光电技术的发展,使得人们的生活方式发生了巨大的变化,丰富了人们的物质生活。在许多方面给人们带来了方便。光电控制技术的运用使人解放了双手,本课题的方向光电控制电路及其应用,如今我们生活上时时刻刻都可以运用到光电控制电路技术,如自动门,电梯门,感应水龙头,包括绝大数公厕也配备了光电控制技术。本课题旨在研究RE200b传感器并且将其应用到整体的控制电路。通过RE200b传感器感知光线变化以此改变整体电路中的电压或者电流变化来改变终端的信号输出。[1]光电控制电路一般分为三大模块:传感器模块,信号放大模块,单片机模块,电源部分。[9]

二、 传感器模块#8212;RE200B

(1)红外辐射的基本知识 。红外辐射的物理本质是热辐射,它是由于物体 ( 固体、液体和气体) 内部分子的转动及振动而产生,这类振动是由物体受热引起的。只有在绝对零度时( -273.16℃) , 一切物体的分子才停止运动。在一般常温下,所有物体都是红外辐射的发射源,如火焰、汽车、动植物、人体都是红外辐射源,但发射的红外波长不同而已。红外线和所有电磁波一样,具有反射、折射、散射、干涉和吸收等性质,但它的特点是热效应最大。实践证明,温度愈低的物体辐射的红外线波长愈长,人体的温度在37℃左右,所发射的红外线波长为 9 ~ 1 0μm ( 属于远红外区) ,加热到400~700℃的物体其发射的红外线波长为 3 ~ 5μm ( 属于中红外区),因此,热释电红外传感器可根据物质的表面温度不同而发出不同波段的红外光来进行温度检测。

(2)RE200B传感器的知识。RE200B采用TO-5封装形式,正常工作直流电压3-10V;信号输出电压最小值2.5V,典型值4V;噪声输出电压最大250m V,典型值90 m V,频率响应0.3Hz#8212;3Hz,增益#177;10Bb。[6] 该传感器探测范围平视角138度,仰视角125度。如图5所示。在传感器前安装菲涅尔透镜可以增大探测范围,增强传感器工作的稳性。 此传感器工作在7#8212;14um的红外光谱之间正常工作周围环境温度范围-300- -700,储存温度-400#8212;800。为了防止传感器工作失灵 , 防止传感器丢失其物理特性,切勿将传感器置于以下情况或环境中:1在温度快速变化的环境中。2在强烈震 动的环境中。3在浓雾环境或者干扰传感器接收红外线的环境中。4在有流动的腐蚀性气体或海风的环境中。5暴露在阳光直射的环境中。6暴露在热风或 有热源的环境中。[14]

三、信号放大模块

信号放大模块一般分为两级放大部分。[5]第一级放大模块为单管共射放大电路,可由二极管和电阻构成,re200b的信号通过电容耦合到达二极管的基极。第二级放大模块为运算放大器和若干电阻和电容构成[2],这里的运算放大器一般为高增益,低噪声的同相比例放大器,一般形成微分电路和积分电路[3]该电路具有共模输入电压高、输入电阻高、输出电阻低的特点。

四、 单片机模块

单片机模块会根据传感器模块的信号进行分析并做出相应反应,[4]单片机是以嵌入方式应用的计算机技术,广泛应用于人工智能,工业检测,仪器仪表,通信网络终端等各个领域[10]。单片机应用技术已成为现代智能化,数字化的重组成部分,随电子技术,控制技术和计算机软硬件技术的快速发展,使单片机应用系统开发设计包含了十分丰富的内容和技术,并且面临着知识与技术更新日新月异的局面[11]。近来,单片机开发板的面世,给单片机的应用提供了更加的方便。广大使用者不用自己去焊接所要制作的测量与控制设备的主板。只要选择与自己制作仪器或者设备的合适开发板就可以。一般而言控制电路都离不开与各种传感器的接口问题。而随着人们对传感器与单片机接口问题的研究深入[12],现在这个问题已经变得十分简单。在控制系统的编写程序方面,单片机的应用也发生了巨大变化。从早期的汇编语言到今天的汇编和C语言通用使许多使用者可以利用C语言的强大功能十分方便地编写控制和计算程序[13]。而且由于单片机开发板都留有与外部计算机的接口,使得完成的仪器可以根据需要任意修改程序,从而满足不同的功能需求。特别是可在线编程单片机出现后,使得单片机在现代许多工业控制系统发挥越来越大的作用。本毕业设计就是根据单片机的这些功能,根据不同的程序控制单片机达到不同的功能。[15]

五、 电源部分

220V市电经过变压器输出12V交流电压 ,经桥堆整流 ,再经C10滤波后送入三端稳压器7812的1脚,由3脚输出的12V直流电压再经C9 滤波得到稳定的电压 ,只要开关S闭合,电源就可以为下级电路供电。由VD10、VD11和R21组成的充电路是为了防止停电或人为破坏导致电路不工作而设置的。正常工作时,可充电池不工作,一旦电路断电,充电池工作,为下级电路提供稳定的12V直流电压。[8]

六、 应用

目前除了基础设施开始普遍使光电控制电路技术,一些高端仪器也在使用,四联机,光电计时器等均使用了光电控制电路,这使得整体操作更加灵敏,便捷[7]。并且运用光电控制电路也大大降低了设备的重量,节省材料。所以越来越多的设备的控制部分开始应用光电控制电路七、参考文献

(1)闫石 数字电子技术基础 第三版 北京 高等教育出版社 2001

(2)康华光 电子技术基础模拟部分 第五版 北京 高等教育出版社 2008

(3)童诗白 华成英。模拟电子技术基础 第四版 北京 高等教育出版社 1998

(4)李朝青 单片机原理及接口技术 北京 北京航空航天大学出版社 1998

(5)Douglas Brooks (美)信号完整性问题和印刷电路板设计 北京 机械工业出版社 2005

(6)稻叶保(日)模拟技术应用技巧101例 北京 科学出版社2006

(7)三宅和司(日)电子元器件的选择和应用北京 科学出版社 2006

(8)江国栋 电源技术 南京 南京大学出版社 2014

(9)邱关源电路 第四版 北京 高等教育出版社 2006

(10)高光润微处理器在电测技术中的应用 机械工业出版社 北京 1984

(11)Ibrahim,Dogan。 A New Approach for Teaching Microcontroller Courses to Undergraduate Students 2014

(12)肖看李春芳 单片机原理、接口及应用 清华大学出版社 2010

(13)郭天祥新概念51单片机c语言教程(第七版) 电子工业出版社 2013

(14)刘迎春 叶湘滨 传感器原理设计与应用 国防科技大学出版社 2002

(15)郭华基于单片机的多变传感器集成式防火防盗报警器 科技创新导报 2015

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

研究或解决的问题

本课题是光电控制电路及应用,我们要解决其中信号传递以及信号干扰问题,目前很多产品在运用光电控制电路时,信号传递和干扰问题是时常发生的并且很难避免。本课题将在这两个方面着力解决

拟采用的研究手段

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