红外线光电开关电路的设计与制作

技能课教案编号：QD-19-06 流水号：5 电气自动化 专业 10G3 班 共 10 页课题名称总课题：毕业设计授课主题内容红外线光电开关电路的设计与制作授课课时2需用课时2分课题：毕业设计范例二起止日期课题要求技术理论知识实际技术操作设备、工、刃量具标准材料准备示范操作准备产品名称是否生产产品图号件数额定工时工时余（缺）安排备注工人学生合计课题实习结束小结授课老师：肖正光 审阅签名：新会高级技工学校毕 业 设 计 论 文 课 题： 红外线光电开关电路的设计与制作 系 部： 电子信息系 专业、班级： 电气自动化设备安装与维修 姓 名： XXX 指导教师： 完成时间： 2012.6.16 毕 业 设 计 论 文 任 务 书1、题 目 红外线光电开关电路的设计与制作 2、内容要求：（1）、设计并制作一红外线光电开关电路，当光电管接收到红外发射光时，继电器控制所需驱动的电器设备工作。（2）、用Protel 99 SE完成电路原理图的绘制，并提出元件清单，购买关键元器件。（3）、完成线路板的设计。（4）、样机装配与调试。（5）、 完成毕业大作业（综合实训）正文。3、实施步骤： 1、查阅资料，拟定总体设计方案，IC规格书查询，芯片选型。约3天时间。2、原理图的设计：完成红外线光电开关电路的原理图的设计；提交元件清单；完成关键元器件的选购，约4天时间。3、线路板的设计、制作与装配：用Protel 99 SE完成线路板的设计，利用热转印方法制作线路板；约一周时间。4、完成样机的装配与调试，约2周时间。 5、 完成毕业大作业（综合实训）正文。应包括如下内容：(1) 总体方案设计(2)各功能电路的描述、电路图； (3)元件清单 ；(4)线路板的PCB图；(5) 利用热转印方法制作线路板的过程；(6) 红外线光电开关 的装配与调试；(7) 红外线光电开关实物照片；(8) 毕业大作业总结。约为3天的时间 。4、本毕业设计任务书于 2012 年 5 月 28 日发出，应于 2012 年 6 月 16 日完成，然后进行成绩评定。时间（周次）完 成 步骤备 注工作记录17周1. 画出电路原理图 列出元件清单 2. 根据原理图将元件在万能板上布局、连线3. 焊接好每个焊点4. 根据原理图仔细检查5. 调试：让红外线光电开关通电6. 调试结果：发射极与接收极工作正常18周1. 用protel99软件画出原理图和PCB图2. 检查无误后用油印纸打印出PCB图3. 根据PCB图的实际大小裁出敷铜板的实际大小4. 用砂纸檫亮敷铜板并冲洗干净5. 用LR-2W8B型制版机把PCB图转印要敷铜板上6. 冷却后放入三氯化铁溶液中腐蚀7. 钻孔后再用砂纸檫干净炭膜再涂松脂水8. 根据PCB图安装并焊接元器件9. 调试结果：不能发出报警信号10. 原因：7805的3脚与地短接19周1. 用protel 99软件重新设计PCB图的布局与布线2. 检查无误后用油印纸打印出PCB图3. 根据PCB图的实际大小裁出敷铜板的实际大小4. 用砂纸檫亮敷铜板并冲洗干净5. 用LR-2W8B型制版机把PCB图转印要敷铜板上6. 冷却后放入三氯化铁溶液中腐蚀7. 钻孔后再用砂纸檫干净炭膜再涂松脂水8. 根据PCB图安装并焊接元器件9. 调试结果：可发出报警信号10. 重复以上步骤多做三块PCB板一、 摘要：红外线光电开关是一种新型的非接触式开关,不受其他光源的干扰和使用环境的限制,具有工作可靠、抗干扰能力强、响应速度快、寿命长等优点,而且,红外线虽是不可见光,但它的直线传播、反射、折射等物理属性均与可见光相似,在光的传播中可以使用聚焦透镜、折射棱镜等光学器件.光线不可见意味着有一定的隐蔽性,所以这种开关在工农业生产和安全警卫工作中,有着广泛的应用前景.设计目的和意义1、 熟悉红外线发射、接收管的使用方法2、 熟悉光电转换电路的构成和应用3、 学习组装一种红外线开关电路4、巩固大学三年所学的知识二、 红外线光电开关电路1、 设计电路及工作原理红外线光电开关电路如图所示该电路由红外发射管RLED和光电管VTG组成红外线开关，继电器K控制所需驱动的电器设备（被控制的设备电路没画出来）。40106施密特触发器用于波形整形，提高开关电路的稳定性。VD用于保护三极管VT1和VT2。接通电源，红外发射管RLED发射不可见的红外光束，照射在光电接收管VTG上，VTG导通，A点输出低电位；由此施密特触发器40106输出高电位，使VT1和VT2导通，继电器K吸合，常开触点闭合。若在发光管和接收管之间遮挡光线，则VTG截止，A点输出高电位；施密特触发器输出低电位，使VT1和VT2截止，继电器K的常开触点断开。 （a）红外线光电开关电路 （b）红外线光电开关结构图2、注意事项： 1， 在红外线反射型传感器的前方或侧面不应有大面积的阻挡物或反射物，以免影响其正常工作。 2， 外界的各种颜色因对红外线的反射效率不同，表现出的检测距离也不一样。如我们站在红外线反射型传感器的前方，身着浅色（白、灰、黄）和身着深色（黑、蓝、紫）时会造成检测距离的不同，此属正常现象。 3， 红外线反射型传感器的检测距离于工作电压有关，电压越高距离越远。3、 实训主要材料及工具敷铜板、三氯化铁、无水酒精、松香，焊锡等。电烙铁、斜口钳（或剪刀）、尖嘴钳、镊子。烙铁架、万用表等。4、元器件清单序号名称规格型号代号数量（4套）备注1电阻560欧姆R111/8碳膜电阻2电阻18千欧R211/8碳膜电阻3电阻100千欧R311/8碳膜电阻4二极管1N4148VD15继电器16三极管3DG6VT11NPN小功率管7三极管9013VT21NPN小功率管8六施密特触发器CD40106IC19 红外线光电开关RLDE、VTG10二极管1N4001VD214、 电路原理图4、 protel软件设计图1、 线路PCB图6. 利用热转印方法制作PCB板的过程（1）将PCB图打印于油印纸中（2）将PCB图反印于檫亮洗净的敷铜板上（3）再放入LR-2W8B型（温度约180度）制版机中转印（4）自然冷却后再放入三氯化铁溶液中腐蚀（5）腐蚀完全后于钻孔机上钻孔（6）将表面的炭膜用砂纸檫掉后涂上松脂水（7）安装元件并焊接7、红外线光电开关的实物图8、调试过程（1）先检查电路确认无误后，接上电源（2）用万用表分别检测CD40106器输入、输出电压并记录数据（3）用纸把红外线发射遮挡观测LED灯是否亮9、调试结果接上电源LED灯发光，用纸把红外线发射遮挡LED灯不发光10、设计心得随着时间的流逝，三年的大学生活转眼就到了尾声。我们的毕业设计也随之而来。经过六周的努力我们的毕业设计终于完成了。这次的设计是我们在大学里面的告别之作。我们之前认为这次设计是对我们三年所学知识的总结。做了才知道，自己所学的永远是不够的，这次毕业设计不仅仅是巩固之前的所学，还从中学到了很多新的知识，学习是永无止境的。通过这次毕业设计让我们认识到我们所学的知识很缺乏的，之前我们就以为自己都学得差不多了，老师也教了很多，感觉自己基本上都学了，但都是书到用时方恨少的感觉，做了才知道自己学会的还是远远不够的，在这个知识的海洋里我们学到的知识是少之又少，让我明白知识是要靠一点点日积月累的，所以我们以后在工作、生活中还要不断学习积累。以充实自己。这次毕业制作是以团队合作来完成了，这次毕业设计也练就了我们的合作精神，这个设计我们分工合作，每个人都有自己的任务，有的找资料，有的画图，有的做板。每个人都在发挥自己的长处，遇到那些不懂的就一起商量，遇到我们无法解决的就问老师，我们互相帮助，齐心协力完成这次毕业设计。我们经过这段时间的努力，我们看着自己在学校里做的最后一个设计，想起制作过程中遇到我难题以及我们如何解决的，真的有一点点的成就感，我们明白绝不能有一点骄傲的心理的，虽然毕业设计完成了，但是我们以后还要有很多要做的，我们要虚心努力学习，学习是永无止境的。这次更让我们明白实践出真知这个道理，我们在书上所学到的道理必须要通过应用才会使它有价值，有些知识在书上所讲的明白了，但是轮到你动手的时候还要克服很多困难的，毕竟在环境中要克服很多环境的因素。所以很多知识都是要实践才出真知的。在此我们要感谢我们的指导老师刘洋对我们悉心指导，感谢老师给我们的帮助，在设计过程中，我们通过图书馆找资料。上网查询、和同学交流和自我学习，以及向老师请教等方式。使自己的知识巩固了，也从中学到了很多新的知识。其中的难题我们是如何解决的只有自己才知道，但我们所收获的也是挺多了，在整个设计中我们学习了很多知识，也锻炼了自己的动手能力。也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。使我们充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。这个设计可能电路不是很复杂，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我们终身受益。虽然这次是我们在课堂上的最后一个学习，但是我们学习的心和行动决不会因为课堂的停止而止步。自我总结本次我们毕业设计的题目是“红外线光电开关设计与制作”通过本次毕业设计制作。在4周的时间里面使我学习到和重温到以前在课堂上学习到的知识，例如在PROTEL99SE的操作以及设计，LED显示管的测量以及判断等等以前课本上的知识。在我们指导老师刘老师的指导之下，使我们毕业设计得到了顺利完成，在完成毕业设计的同时我们还学会了很多以前课本上没接触到的知识，使我们受益匪浅。在马上步入社会上去工作得到了一个很好的锻炼机会。指导教师评语成绩教师签名： （按优秀、良好、中等、及格、不及格评定） 年 月 日备注