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实验5光电耦合器的应用
一、实验目的：掌握光电耦合器的工作原理及应用。
二、实验原理：光耦合器是将发光元件与受光器件组合封装在同一个密封体内的器件，发光元件和受光
器件及信号处理电路可集成在一块芯片上。工作时，将电信号加到输入端，使发光元件发光，而受光器件在发光元件光辐射的作用下输出光电流，从而实现电－光－电两次转换，通过光进行输入端和输出端的耦合。
三、实验设备：光电耦合器TLP521-4、直流电源5V、发光二极管、万用表、单片机开发系统、计算机。 四、实验方法和要求：
1．实验系统的结构框图
2、实验所用芯片TLP-2管脚图
3．利用TLP521-4光电耦合器芯片设计开关量信号隔离电路，当输入高电平信号时，点亮发光二极管； 4．利用TLP521-4光电耦合器芯片设计开关量信号隔离电路，当输入低电平信号时，点亮发光二极管； 5．利用TLP521-4光电耦合器芯片设计两个信号的与电路，要求逻辑正确。 6．利用单片机开发系统和光电耦合器设计一个带有信号隔离的按键检测系统。
五、思考题：说明当传感器输出信号是OC门时，信号隔离电路如何设计。
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实验6光纤传感器的位移特性实验
一、实验目的：
1、了解光纤位移传感器的工作原理及构成方法。 2、掌握光纤位移传感器的使用方法。
二、实验原理：
本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Ｙ型光纤，半圆分布即双Ｄ型一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距Ｘ，由光源发出的光传到端部射出后再经被测体反射回来，由另一束光纤接收光信号经光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距Ｘ有关，因此可用于测量位移。
三、实验设备：光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头、直流源、反射面。 四、实验方法和要求：
1、根据光纤传感器安装示意图,如下图所示：
将实验用光纤传感器固定于支架上。将两束光纤插入实验模板上的座孔上，其内部已和发光管Ｄ及光电转换管Ｔ相接。
2、将光纤实验模板输出端Ｖo1 与数显单元相连，如下图所示：
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3、调节测微头，使探头与反射面圆平板接触。
4、实验模板接入主控台±15V电源，合上主控箱电源开关，调Ｒw 使数显表显示为零。 5、转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm读出数显表值。 6、完成实验数据的采集。将实验数据填入下表：
X（mm） V（v） 7、以位移数据（S）为X轴，电压数据（V）为Y轴，作V0=f (x )曲线,计算在量程1mm时灵敏度和非线性误差。
五、思考题：
光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求？ 利用光纤传感器测转速可以吗？若可以，请你独立完成测速实验。
实验7
（一）铂电阻测温特性实验
一、实验目的：了解热电阻的特性与应用。
二、实验原理：利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳
定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用铂电阻和铜电阻、铂电阻在0－630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为： Rt=Ro(1+At+Bt),Ro系温度为0℃时的电阻。本实验Ro＝100℃。A＝3.9684×10／℃，B＝－5.847×10／℃，铂电阻是三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。
－2
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2
2
三、实验设备：加热源、K型热电偶、Pt100热电阻、温度控制单元、温度传感器实验模板、数显单元、
万用表。
四、实验方法与要求：
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温度控制仪面板图说明
图7－1—1温度控制仪面板
①设定键 ②设定值减少键 ③设定值增加键 ④设定值显示器 ⑤测量值显示器 ⑥控制输出显示灯 ⑦自正定指示灯 ⑧ 第一报警指示灯 ⑨ 第二报警指示灯 1、温度控制简要原理如下：
当总电源K1合上，直流电源24V加于继电器7、8端有直流电压，导通，加热器通电加热，当温度达到设定值时，由于热电偶（K型）的热电势的作用，温控仪内部比较反转断开，继电器7、8端失去电压，断开，加热炉停止加热，此时，直流电源24V加于电风扇，风扇转动加速降温，因为温度上升后有一定惯性，因此该温度仪上冲量较大。 仪表操作：
将热电偶（K型）插入台面三源板加热源的一个传感器安置孔中。选择K型热电偶接入主控面板温度控制中的Ei(+﹑-)标准值插孔中，一般红线为正极，合上热源开关。 仪表将A﹑B、C程序自检：
A﹑所有数码管笔画及指示灯点亮，用来检测发光系统是否正常工作（此过程只持续0.2秒）， B、PV窗口（即上排显示窗口）显示“TYPE”,SV窗口(即下排显示窗口)显示仪表目前应配类型(此过程持续2S)
C、显示仪表的控制范围，SV窗口显示下限测量控制值，PV窗口显示上限控制值，设定比例带时就是根据此范围来取得比例系数的。例如：PV窗口显示100℃，SV窗口显示-50℃，则范围为150℃.（此过程持续2S）
2、仪表进行完以上三步自检后，即投入正常测控状态，上排PV窗口显示测量值，下排SV窗口显示设定值；
3、要想修改设定值时，请在正常的显示方式下，按一下SET键，PV窗口显示“SP”，SV窗口显示已设置的值，此时按▲键向上调节设定值，按▼键向下调节设定值，（长时间按住▲键或▼键可实现连续快加或
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快减）按SET键来完成确认修改，在不按任何键的状态下自动退回到正常显示状态，仪表承认修改； 4、要想修改“SP”以外的参数值，请在正常显示方式下，按住SET键3秒以上，即可进入内部参数设定，根据应用系统需要设置不同的参数值，特别是“Pb”“Ti”“Td”“t”四项，应请有经验的操作人员设定。当然也可以通过打开自整定参数功能来实现PID参数和自动整定。
5、“AT”值的默认值为OFF，将其设置成ON后，面板上的AT指示灯亮，仪表按照普通的二位式调节仪表来控制系统，经过上下3个振荡周期后，将会得出系统设定点的最佳PID参数值，并永久保存，除非用户自行更改，或重新启动自整定功能而使其改变。启动自整定时，应尽量避免引入任何的干扰信号，否则将可能导致得出不正确的参数，破坏系统的正常运行（主意：开启自整定功能前请先确定设定值，自整定的参数只对应该设定点在该系统的相对参数）。
6、将加热器的220V电源插头插入主控箱面板上的电源插座上；将风扇电源24伏（+、地）按正负极性接入主控箱面板电源24伏（+、－）；转速电源是可调的，用万用表监测按顺时针到24伏，合上热源开关，使温度度控制仪表通电。
7、在温度控制仪上设定 t=25℃，温控仪面板温度值设定方法参见温度控制仪表说明。
8、将温度传感器实验模板输出VO2与主控箱数显表输入Vi相接，波段开关选择电压4V档，此时2V档数显表电压指示灯亮。
9、将Pt100铂电阻三根线插入实验模板标Rt的a、b和R6端上，用万用表欧姆档测出Pt100三根线中其中短接的二根线接b端和R5端。这样Rt与R3、R1、Rw1、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。Rw1中心活动点与R5相接。见图7－1—2
图7—1－2 铂电阻测温电路图
10、在端点a与地之间加直流源2V，合上主控箱电源开关，调RW1使电桥平衡，桥路输出端b和中心活动