一种四象限探测器及光电定向实验仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光电实验仪，尤其是涉及一种四象限探测器及光电定向实验仪。
【背景技术】
[0002]在现有的光电实验仪中，针对不同的光电实验有不同的类型，比如说，针对四象限传感器的光电位置检测实验、针对光电传感器的测距实验和针对红外线的光电检测实验等等，学校在光电教学中针对不同的实验需要购买进不同的实验仪器，教学成本特别高。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种四象限探测器及光电定向实验仪。
[0004]本实用新型更进一步解决的技术问题是提供一种四象限探测器及光电定向实验仪，包括固定在实验面板上的电源转换模块、四象限模块、光电测距模块、小车避障模块、控制模块和显示模块，还包括可拆卸地固定在实验面板上的障碍模拟物，所述障碍模拟物在光电测距模块和小车避障模块中分别模拟被测物体和障碍物；所述四象限模块包括独立分布在实验面板上的激光器、四象限传感器和输入控制电路；所述光电测距模块主要包括实验面板上的光电传感器；所述小车避障模块包括红外感应电路、电机和电机转向控制电路，所述电机转向控制电路分别信号连接至所述红外感应电路和电机；所述控制模块分别信号连接至所述激光器、四象限传感器、光电传感器和显示模块；所述电源转换模块供电于所述激光器、四象限传感器、输入控制电路、光电传感器、红外感应电路、电机和电机转向控制电路。
[0005]作为本实用新型的进一步改进，本实用新型还包括滑轨和夹持块，所述滑轨固定在实验面板上，所述夹持块可滑动在所述滑轨上。所述夹持块可用来固定实验中所需的激光器、四象限传感器和其他需要固定的实验器件。
[0006]作为本实用新型的更进一步改进，所述电源转换模块的输入电压为220V交流电，其输出电压为+5V直流电，电源转换模块可为其他模块提供安全的不同电压要求的直流电。所述电源转换模块还包括电压转化电路，所述电压转化电路的输入电压+5V直流电，其输出电压为+3.3V直流电。
[0007]作为本实用新型的更进一步改进，所述显示模块由液晶显示屏及其外围电路组成。
[0008]作为本实用新型的更进一步改进，所述电机为+5V电机，+5V电机的需求电压安全，学生可安全地实验并理解小车避障的本质原理。
[0009]根据本实用新型的一个优选实例，所述控制模块由控制器及其外围电路组成，该控制器为32位ARM微控制器STM32F103RBT6。
[0010]所述输入控制电路由若干个开关组成；每个开关的一端接地，另一端电连接至所述微控制器STM32F103RBT6的控制信号输入端。
[0011]所述电机转向控制电路由三个NPN型场效应管Q1、Q2和Q3，两个电阻R5、R6和两个5V继电器U2、U4组成；场效应管Ql的发射极连接至5V继电器U2的管脚I ;5V继电器U2的管脚2接+5伏电源，其管脚7和8接地，其管脚4接电机的正极，其管脚5接电机的负极，其管脚3和管脚6悬空；场效应管Q2的基极串联电阻R5后与场效应管Ql的基极和所述红外感应电路的信号输出端连接；场效应管Q2的发射极接地，其集电极串联电阻R6后连接至+5伏电源，其集电极还连接至场效应管Q3的基极、电机的负极和5V继电器U4的管脚4 ;场效应管Q3的集电极接+5伏电源，其发射极接5V继电器U4的管脚I ;5V继电器U4的管脚2接+5伏电源，其管脚7和8接地，其4脚接电机的负极，其5脚接电机的正极，其3脚和6脚悬空。
[0012]本实用新型具有的优点和积极效果是:由于本实用新型一种四象限探测器及光电定向实验仪采用如上技术方案，本实验仪集合了光电定向，光电检测和光电测距实验，使学生可以综合对比三种光电传感器的原理并且加以应用。本实验仪器采用可搭建模式，使得四象限传感器模块和光电测距模块可共用控制模块部分，节省成本，可强化学生的动手动脑能力。
[0013]除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型一种四象限探测器及光电定向实验仪所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征所带来的优点，将结合附图作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0014]图1:本实用新型的原理框图；
[0015]图2:电压转换电路；
[0016]图3:四象限控制器电路；
[0017]图4:输入控制电路；
[0018]图5:四象限接口电路；
[0019]图6:复位电路；
[0020]图7:液晶显不屏接口电路；
[0021]图8:激光器电路；
[0022]图9:控制器的其他外围电路；
[0023]图10:光电测距控制器电路；
[0024]图11:红外感应电路；
[0025]图12:电机转向控制电路；
[0026]图中:10、电源转换模块；20、四象限模块；30、光电测距模块；40、小车避障模块；
50、控制模块；60、显不模块、21、激光器；22、四象限传感器；23、输入控制电路；31、光电传感器；41、红外感应电路；42、电机；43、电机转向控制电路。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此夕卜，下面所描述的本实用新型各个实施方式中涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0028]在图1中所示的本实用新型一种四象限探测器及光电定向实验仪的原理框图中，为本实用新型的一种实施例，该实验仪包括固定在实验面板上的电源转换模块10、四象限模块20、光电测距模块30、小车避障模块40、控制模块50和显示模块60，还包括可拆卸地固定在实验面板上的障碍模拟物70，所述障碍模拟物70在光电测距模块30和小车避障模块40中分别模拟被测物体和障碍物；所述四象限模块20包括独立分布在实验面板上的激光器21、四象限传感器22和输入控制电路23 ;所述光电测距模块30主要包括实验面板上的光电传感器31 ;所述小车避障模块40包括红外感应电路41、电机42和电机转向控制电路43，所述电机转向控制电路43分别信号连接至所述红外感应电路41和电机42 ;所述控制模块50分别信号连接至所述激光器21、四象限传感器22、光电传感器31和显示模块60 ;所述电源转换模块10供电于所述激光器21、四象限传感器22、输入控制电路23、光电传感器31、红外感应电路41、电机42和电机转向控制电路43。
[0029]所述滑轨固定在实验面板上，所述夹持块可滑动在所述滑轨上。所述夹持块可用来固定实验中所需的激光器21、四象限传感器22和其他需要固定的实验器件。
[0030]所述电源转换模块10的输入电压为220V交流电，其输出电压为+5V直流电，所述电源转换模块10还包括电压转化电路，所述电压转化电路的输入电压+5V直流电，其输出电压为+3.3V直流电。
[0031]电源转换模块10可为其他模块提供安全的不同电压要求的直流电。
[0032]上述技术方案中，四象限模块20和光电测距模块30共用控制模块50和显示模块60，分开独立进行四象限实验和光电测距实验。
[0033]如图2至图9所示为四象限实验的电路图，该电路中包括电压转换电路、四象限控制器电路、输入控制电路23、四象限接口电路、复位电路、液晶显示屏接口电路、激光器21电路、控制器的其他外围电路。
[0034]如图2所示为电压转换电路，该电路主要核心芯片电源芯片ASM1117-3.3组成，5V电源连接到ASM1117-3.3的第3管脚输入端，该管脚还分别并联电容Cl和C2到地；其第2管脚为输出端，该管脚还分别并联电容C3和C4到地；其第I管脚为接地端。
[0035]如图3所示为四象限控制器电路，该电路中，控制器UI为3 2位ARM微控制器STM32F103RBT6，其第5和第6管脚之间串联一个8MHz的晶振Yl ;其第12、18、31、47和63管脚直接接地，其第28管脚串联电阻RlO后入地，其第60管脚串联电阻R15后入地，其第13、19、31、48和64管脚接3.3V电源。
[0036]如图4所示为输入控制电路23，该电路由5个开关KEY0-KEY4组成，KEYO的一端接地，另一端串联电阻RO后接3.3V电源，另一端同时连接到Ul的第8管脚；KEY1的一端接地，另一端串联电阻Rl后接3.3V电源，另一端同时连接到Ul的第9管脚；KEY2的一端接地，另一端串联电阻R2后接3.3V电源，另一端同时连接到Ul的第10管脚；KEY3的一端接地，另一端串联电阻R3后接3.3V电源，另一端同时连接到Ul的第11管脚；KEY4的一端接地，另一端串联电阻R4后接3.3V电源，另一端同时连接到Ul的第24管脚。在该电路中，KEYO可调液晶显示屏的背光，KEYl可调坐标及显示颜色，KEY2可调显示精度，KEY3可控制显示的止停。
[0037]如图5所示为四象限接口电路，该电路中，U3为四象限接口，U3的第I管脚接接Ul的第16管脚，同时连接并联的电容C7和电阻R13后接地；U3的第2管脚串联电阻R15后接地；U3的第4管脚连接至Ul的第15管脚，同时连接并联的电阻R14和电容C8后到地；U3的第4管脚连接至Ul的第14管脚，同时连接并联的电阻R12和电容C6后到地；U3的第5管脚串联电阻R