項目6 可控機(jī)器貓制作

1、 電子與信息技術(shù)專業(yè)傳感器技術(shù)項目六 可控機(jī)器貓制作大連電子學(xué)校 DALIAN ELECTRONIC SCHOOL 任務(wù)1 項目任務(wù)書 市面上有很多令人眼花繚亂的玩具，而電動車、電動貓等電動玩具，不僅價格便宜，而且趣味性強(qiáng)、能動性好，深受廣大家長和兒童們的歡迎。本項目要制作一個可進(jìn)行聲控、光控和磁控的機(jī)器貓。6.1.1 項目描述 任務(wù)1 項目任務(wù)書 根據(jù)給定機(jī)器貓的元器件、印刷電路板和電路圖，按照電子產(chǎn)品制作工藝，組裝一個機(jī)器貓玩具，并制作一塊核心控制板，通過組裝、調(diào)試，使機(jī)器貓具有聲控、光控和磁控功能。6.1.2 項目任務(wù) 任務(wù)2 信息收集6.2.1 光電傳感器1.光電傳感器 光電傳感器是基

2、于光電效應(yīng)的傳感器。一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電傳感器的工作原理是，首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后通過光電轉(zhuǎn)換元件變換成電信號。光電傳感器的工作基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。 任務(wù)2 信息收集6.2.1 光電傳感器2.光電效應(yīng) 光電效應(yīng)是指光照射到某些物質(zhì)上，使該物質(zhì)的導(dǎo)電特性發(fā)生變化的一種物理現(xiàn)象，可分為外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)三類。（1 1）外光電效應(yīng)）外光電效應(yīng) 在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)?；谕夤怆娦?yīng)的光電元件有光電管和光電倍增管等。 光電管光電倍增管 任務(wù)2 信息收集6.2.1 光電傳感器（2）內(nèi)光電效應(yīng) 在光線作用下能使物體電

3、阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)?；趦?nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管和光敏晶閘管等。光敏電阻光敏二極管光敏三極管 任務(wù)2 信息收集6.2.1 光電傳感器（3）光生伏特效應(yīng) 在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)?；诠馍匦?yīng)的光電元件如光電池等。 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件1. 光敏電阻 （1）結(jié)構(gòu)原理 光敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，又稱光導(dǎo)管。光敏電阻無極性，使用時既可加直流電壓，也可加交流電壓。無光照時，光敏電阻值很大，電路中電流很小。當(dāng)光敏電阻受到光照時，阻值急劇減小，電路中電流迅速增大。1-光導(dǎo)層； 2-玻璃窗口； 3-金屬外殼；

4、4-電極； 5-陶瓷基座； 6-黑色絕緣玻璃； 7-電阻引線 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件1. 光敏電阻 （2）特性參數(shù) 伏安特性光照特性 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件1. 光敏電阻 （2）特性參數(shù) 光譜特性頻率特性 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件1. 光敏電阻 （2）特性參數(shù) 溫度特性 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件2.光敏晶體管 光敏二極管、光敏三極管、光敏達(dá)林頓管（光敏復(fù)合管）以及光敏晶閘管等統(tǒng)稱為光敏晶體管，用于光的照度測量和控制。光敏晶體管靈敏度負(fù)載能力溫漂響應(yīng)時間光敏二極管0.1A/lx0.5mA小0.1s左右光敏三極管比光敏二極管高10倍以上100mA

5、較大10s左右光敏達(dá)林頓管比光敏三極管高10倍以上500mA大10ms左右 光敏晶體管性能比較 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件2.光敏晶體管 （1）光敏二極管 光敏二極管在電路中處于反向偏置狀態(tài)，沒有光照射時，PN結(jié)反偏截止，阻值很大，回路中的暗電流很小。當(dāng)有入射光照射在PN結(jié)上時，由于光電效應(yīng)而產(chǎn)生電荷，在外電壓的作用下形成光電流。光的照度越大，光電流就越大。 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件2.光敏晶體管 （2）光敏三極管 光敏三極管和普通三極管相似，有兩個PN結(jié)，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不僅受基極電流控制，同時也受光輻射的控制。通?；鶚O無引出線，但有一些光敏三極管的

6、基極有引出線，用于溫度補(bǔ)償和附加控制等作用。當(dāng)光照射在集電結(jié)上時，就會在集電極形成輸出電流，且集電極電流為光電流的倍，因而光敏三極管有放大作用。 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件2.光敏晶體管 （3）光敏晶體管的基本特性 光譜特性伏安特性 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件2.光敏晶體管 （3）光敏晶體管的基本特性 光電特性 光敏晶體管的光電特性也稱光照特性。指外加偏置電壓一定時，光敏晶體管的輸出電流和光照度的關(guān)系。 頻率特性 光敏晶體管的頻率特性是指光敏晶體管輸出的光電流隨頻率變化的關(guān)系。 溫度特性 光敏晶體管的溫度特性是指光敏晶體管的暗電流及光電流與溫度的關(guān)系。 任務(wù)2 信息收集6.

7、2.2 光電器件3.光電池 光電池是一種將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。 光電池的種類很多，有硒光電池、氧化亞銅光電池、鍺光電池、硅光電池、砷化鎵光電池等。其中硅光電池的光電轉(zhuǎn)換效率高，壽命長，價格便宜，適合紅外波長工作，是最受重視的光電池。 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件3.光電池（1）結(jié)構(gòu)原理 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件3.光電池（2）光電池的基本特性 光譜特性光照特性 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件3.光電池（2）光電池的基本特性 頻率特性溫度特性 任務(wù)2 信息收集6.2.2 光電器件3.光電池（2）光電池的基本特性 伏安特性穩(wěn)定性硅光電池的性能比硒光電池更穩(wěn)定。高溫和

8、強(qiáng)光照射下，會使光電池的性能變壞，而且降低使用壽命，這在使用中要加以注意。 任務(wù)2 信息收集6.2.3 干簧管 干簧管是一種磁敏的特殊開關(guān)，也稱干簧繼電器或舌簧開關(guān)磁敏傳感器。干簧管是一種結(jié)構(gòu)簡單但用途廣泛的磁電轉(zhuǎn)換器件，在磁場作用下可產(chǎn)生通與斷動作。兩、三個軟磁性材料簧片觸點封裝在充有惰性氣體(如氮、氦等)或真空玻璃管里，玻璃管內(nèi)平行封裝的簧片端部重疊，并留有一定間隙或相互接觸，以構(gòu)成開關(guān)的常開或常閉接點。 任務(wù)2 信息收集6.2.4 光電傳感器應(yīng)用1.反射式煙霧報警器 在沒有煙霧時，紅外LED發(fā)出的紅外光無法到達(dá)紅外光敏三極管。當(dāng)煙霧進(jìn)入煙霧室后，煙霧的固體粒子對紅外光產(chǎn)生漫反射，使部分紅

9、外光到達(dá)光敏三極管，有光電流輸出。 任務(wù)2 信息收集6.2.4 光電傳感器應(yīng)用2.光電式帶材跑偏檢測器 任務(wù)3 項目實施6.3.1 框圖 可控機(jī)器貓的控制電路由聲控檢測電路、光控檢測電路、磁控檢測電路、觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路、電機(jī)驅(qū)動電路和開關(guān)等組成。聲控、光控和磁控檢測電路分別由麥克風(fēng)、光敏三極管和干簧管構(gòu)成，可由聲信號、光信號和磁信號觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)后，功放電路驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)使機(jī)器貓運動，實現(xiàn)聲控、光控和磁控。 任務(wù)3 項目實施6.3.2 電路原理圖 任務(wù)3 項目實施6.3.3 可控機(jī)器貓制作1設(shè)備及元器件設(shè)備及元器件如表6-7、 6-8所示。2. 元器件識別與檢測 （1）

10、根據(jù)元器件清單，清點組件； （2）識別光敏三極管元件； （3）識別干簧管元件； （4）識別麥克風(fēng)元件。 任務(wù)3 項目實施6.3.3 可控機(jī)器貓制作3焊接組裝 任務(wù)3 項目實施6.3.3 可控機(jī)器貓制作4電路調(diào)試（1）調(diào)試準(zhǔn)備 焊接改裝完成后，再次檢查各元件焊接位置是否正確、有無虛焊和連焊等； 再次檢查連接是否正確，尤其注意測量“電源”和“電源”間是否短路； 裝入三節(jié)5號電池，注意電池極性。 （2）電路調(diào)試 開啟電源開關(guān)，貓立即有反應(yīng)，并且過了一段時間后停止反應(yīng)； 聲控調(diào)試：擊掌給麥克風(fēng)輸入聲音信號，機(jī)器貓若有“走?！边^程說明聲控合格； 光控調(diào)試：用光照射紅外接收管，機(jī)器貓若有“走停”過程說明光控合格； 磁控調(diào)試：用磁鐵接近干簧管，機(jī)器貓若有“走?！边^程說明磁控合格。 任務(wù)3 項目實施6.3.3 可控機(jī)器貓制作4電路調(diào)試（3）故障排除 進(jìn)行某項控制功