光電密碼鎖實驗

一、實驗目的

加深了解光敏電阻的工作原理及應用性

二、實驗內容

光電密碼鎖設計實驗

三、實驗儀器

光電技術創新綜合實驗儀                                    一臺

光敏電阻實驗模塊                                          一塊

光源輸出及測量實驗模塊                                    一塊

連接導線                                                  若干

四、實驗原理

1、實驗參考原理

圖5-1  光電密碼鎖電路

其工作原理是：該電路由窗口電壓比較器、鑒別控制器和執行機構組成。運算放大器U1C和U1D組成一個窗口電壓比較器，窗口典型的范圍為1/2電源電壓，并且允許誤差±0.25%。當a點電壓落入比較器范圍內時，b點電位變低。反之，則變高。

當無光照時，光敏電阻RL阻值很大，a點電壓接近于電源電壓，經U1C、U1D鑒別后，b點輸出高電平，運放U1A輸出為低電平，三極管Q5截止，電子鎖處于閉鎖狀態。并且R9、R15分壓導致c點電位為0.9倍的電源電壓，但此時a點電位仍稍高于c點電位，故U1B輸出高電平，三極管Q4處于截止狀態。

當光敏電阻接收光照，電阻阻值降低為10K時，a點的電位降落在1/2電源電壓內，經運放U1C、U1D鑒別后，b點為低電平，經U1A運算放大器后輸出為高電平，此時Q5導通，繼電器接通，常開觸點吸合，指示燈亮，表示鎖被打開。鎖打開后，減弱光照，電路又回到初始狀態。當試圖通過調節光照改變光敏電阻阻值試探時，或接入錯誤電阻進行開鎖時，經運放U1C、U1D鑒別后，b點為高電平，經U1A運算放大器后輸出為低電平，繼電器不工作，鎖不能打開。此時運放U1B輸出為低電平，三極管Q4導通，b點的高電平通過Q4、D5、R18向E2快速充電。此后，即使利用試探法搜索到開鎖阻值，運放U1C、U1D輸出為低電平，但由于E2的高電平通過D6的作用，使b點維持高電平，運放U1A輸出低電平，Q5不能導通，繼電器電路被封鎖住，只有等E2通過R19放電結束后，才能解除封鎖狀態。

五、實驗注意事項

1、打開電源之前，將“電源調節”旋鈕逆時針調至底端；

2、實驗操作中不要帶電插拔導線，應該在熟悉原理后，按照電路圖連接，檢查無誤后，方可打開電源進行實驗；

3、若照度計、電流表或電壓表顯示為“1＿”時說明超出量程，選擇合適的量程再測量；

4、嚴禁將任何電源對地短路。

六、實驗步驟

1、J7、J8分別連接實驗箱上的光敏電阻結構件黃、藍插孔，同時將套筒紅、黑插孔與照度計紅、黑插孔相連；

2、連接模塊上的J3插孔至J5插孔，J4插孔至J6插孔，打開實驗箱電源，調節照度計“調零”旋鈕，至照度計顯示為“000.0”為止。按下開關K1和K5，同時保證其余開關都彈起。

3、連續調節光源強度，觀察LED1的亮滅情況。

4、緩慢調節光照強度，用示波器觀察D4二極管的+極的電壓，如果為高電平則增加光照強度，使之變為低電平。當D4+極電壓調為低電平后、用示波器觀察D3+極的電壓，如果此電壓為高電平，則減小光照強度，使之變為低電平。反復調節光照強度，當D3、D4正極電壓都變為低電平的時候，觀察LED1的亮滅狀態。

5、當LED1處于發光狀態后；增大或減小光照強度，觀察LED1的亮滅狀態。

6、當LED1處于發光狀態時，調節撥碼開關SP1的狀態，觀察LED5，LED6，LED7，LED8與LED9，LED10，LED11，LED12對應發光情況。當LED1熄滅時再次觀察撥碼燈的對應發光情況。

7、將“電源調節”旋鈕逆時針旋至不可調位置，關閉實驗箱電源。

七、實驗思考

1、光電密碼鎖實驗電路存在哪些不足，可進行怎樣的改進？

2、試分析日常生活中，光敏電阻可用于什么領域？