专利名称：光敏电阻实验模块和工程教学实验系统的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种光敏电阻实验模块和一种工程教学实验系统。
背景技术：
目前很多高校的工程教学类实验仪器功能固定，多采用仪表、单片机等元件，难以与计算机相连，多数设备缺乏扩展性。现有仅有少数几款可以实现模块化的仪器，但其显示方面主要靠仪表盘，整体体积较大。
实用新型内容在下文中给出关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本实用新型的一个主要目的在于提供一种光敏电阻实验模块和一种工程教学实验系统。根据本实用新型的一个方面，一种光敏电阻实验模块，其特征在于包括恒流源、待测光敏电阻、光源和用于识别所述光敏电阻实验模块的移位寄存器；其中所述待测光敏电阻的一端与所述恒流源连接，另一端接地；所述恒流源用于为所述待测光敏电阻提供电流；所述光源为可调光源，与所述待测光敏电阻相对设置，用于向所述待测光敏电阻提供亮度可变化的光照。更进一步地，光敏电阻实验模块还包括遮光罩；所述遮光罩可拆卸地罩设于所述光源和所述待测光敏电阻上。更进一步地，光敏电阻实验模块中的所述待测光敏电阻为硫化镉待测光敏电阻、硒化镉待测光敏电阻、硒化铅待测光敏电阻或碲化铅待测光敏电阻。更进一步地，光敏电阻实验模块，其特征在于所述光源为一个或多个发光二极管。更进一步地，光敏电阻实验模块还包括电源，每个所述发光二极管的正极通过一开关与所述电源连接，负极接地。更进一步地，光敏电阻实验模块还包括独立光敏电阻，所述独立光敏电阻与所述待测光敏电阻并排布置，且所述独立光敏电阻两端的引脚通过插针引出。更进一步地，光敏电阻实验模块中的移位寄存器为SN74HC16 。。根据本实用新型的另一方面，一种工程教学实验系统，包括工程实验平台和光敏电阻实验模块；所述工程实验平台包括模拟信号插槽，所述光敏电阻实验模块与所述模拟信号插槽可插拔式电连接。[0016]更进一步地，工程教学实验系统中的所述工程实验平台还包括信号输入输出模块，所述模拟信号插槽与所述信号输入输出模块连接。更进一步地，工程教学实验系统还包括用于控制所述光敏电阻实验模块并对所述光敏电阻实验模块的测量结果进行分析的计算机，所述计算机与所述信号输入输出模块连接。本实用新型的光敏电阻实验模块和工程教学实验系统可以完成待测光敏电阻特性曲线的测量、固定光照条件下待测光敏电阻伏安特性的测量、固定电流下通过待测光敏电阻阻值根据特性曲线估算光照强度的实验。另外，采用本实用新型的工程教学实验系统能够有效减小整个实验设备的体积，并方便与虚拟仪器设备连接使用。
参照
以下结合附图对本实用新型实施例的说明，会更加容易地理解本实用新型的 以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本实用新型的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。图I为本实用新型的光敏电阻实验模块的一种实施方式的电路图；图2为本实用新型的工程教学实验系统的一种实施方式的结构图；其中10——光敏电阻实验模块；11--〖亘流源；12——待测光敏电阻；13——光源；14——电源；20——工程实验平台；21——模拟输入插槽；22——信号接出端子。
具体实施方式
下面参照附图来说明本实用新型的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。参见附图I所示，为本实用新型的光敏电阻实验模块的一种实施方式的电路图。在该实施方式中，光敏电阻实验模块包括恒流源11、待测光敏电阻12、光源13和用于识别所述光敏电阻实验模块的移位寄存器(图中未示出)。待测光敏电阻12的一端与恒流源11连接，另一端接地。恒流源11用于为待测光敏电阻12提供电流。例如，可选择电流范围在I微安 O. 2毫安、最大负载在I微安-O. 2毫安 10兆欧-50千欧范围内的恒流源。光源13为可调光源，与待测光敏电阻12相对设置，用于向待测光敏电阻12提供亮度可变化的光照。[0035]作为一种优选方式，光敏电阻实验模块还可以包括遮光罩(图中未示出)。遮光罩可拆卸地罩设于光源13与待测光敏电阻12上。可选地，光敏电阻实验模块中待测光敏电阻12可为硫化镉待测光敏电阻、硒化镉待测光敏电阻、硒化铅待测光敏电阻、碲化铅待测光敏电阻中的任意一种，例如，可以选择以硫化镉为材料、型号为νΤ3ΦΝ3的待测光敏电阻。该型号的待测光敏电阻的阻值范围可达48千欧(lOlux) I兆欧(暗)。其中Iux为光照度单位，代表照射到I平方米内的光通量。作为一种优选方式，光敏电阻实验模块中的光源13可为一个或多个(例如4个)发光二极管。光敏电阻实验模块还包括电源14，每个发光二极管的一端可以与电源14连接，另一端接地。例如，每个发光二极管的正极可通过开关与电源14连接，另一端接地。作为一种优选方式，光敏电阻实验模块还可以包括独立光敏电阻(图中未示出)。独立光敏电阻可与待测光敏电阻并排布置，例如，可设置在待测光敏电阻的左侧或右侧，且独立光敏电阻两端的引脚可通过插针引出。独立光敏电阻与待测光敏电阻的型号和材质相同。由于待测光敏电阻12的一端与恒流源11相连、另一端接地。如在恒流源11和待测光敏电阻12组成的电路中直接测量暗阻(照度最小时的阻值)和亮阻(照度最大例如IOIux时的阻值)的比值，可能导致测量结果与实际值偏差较大的情况。而如果直接用例如万用表测量独立光敏电阻的暗阻和亮阻，从而得到二者之间的比值，则测量结果更接近于
真实值。另外，独立光敏电阻两端引脚通过插针引出，可方便用户自搭实验电路时，接入该独立光敏电阻用作传感器。作为一种实施方式，光敏电阻实验模块10中的移位寄存器可以是SN74HC16 。参见附图2所示，为本实用新型的工程教学实验系统的一种实施方式的结构图。工程教学实验系统包括工程实验平台20和光敏电阻实验模块10。工程实验平台20包括模拟信号插槽21，光敏电阻实验模块10的输出端连接至模拟信号插槽21，用于接收光敏电阻实验模块10输出的模拟信号。光敏电阻实验模块10与模拟信号插槽21之间可采用可插拔式电连接。作为一种实施方式，工程教学实验系统中的工程实验平台20还可以包括信号输入输出模块22,模拟信号插槽21与信号输入输出模块22连接。信号输入输出模块22可将工程实验平台20通过计算机与虚拟仪器设备连接，从而利用虚拟仪器设备对光敏电阻实验模块10的各输出值进行测量。虚拟仪器设备可安装在计算机上，通过计算机操作虚拟仪器设备，从而控制光敏电阻实验模块并对光敏电阻实验模块的测量结果进行分析。采用本实用新型的光敏电阻实验模块10，可以完成待测光敏电阻特性曲线的测量、固定光照条件下待测光敏电阻伏安特性的测量、固定电流下通过待测光敏电阻阻值根据特性曲线估算光照强度的实验。在进行待测光敏电阻特性曲线的测量实验时，例如，可以利用安装在计算机内的虚拟仪器调整光敏电阻实验模块10中光源13的照度，并测量待测光敏电阻12两端的电压。测量结果可通过工程实验平台20上的模拟信号插槽和信号输入输出模块22输出至计算机内的虚拟仪器设备上。由于恒流源11输出的电流已知，根据R = U/I，可计算出当前照度下，待测光敏电阻12的阻值。连续改变光源13的照度，并测量每一照度下待测光敏电阻12两端的电压值，可计算得出每一对应照度下待测光敏电阻12的阻值，从而绘制以照度为横坐标、以待测光敏电阻12的阻值为纵坐标的待测光敏电阻特性曲线。另外，可通过测量独立光敏电阻的暗阻和亮阻，来计算得到暗阻与亮阻的比值，该比值可代表该型号的光敏电阻的灵敏度，比值越大，表示该型号的光敏电阻的灵敏度越高。在进行固定光照条件下待测光敏电阻伏安特性的测量实验时，例如，可利用遮光罩，使遮光罩将光源13和待测光敏电阻12罩住，从而与外部环境光隔绝。保持光源13的亮度不变并保证遮光罩的位置不变，通过改变恒流源11的供电电压，可改变恒流源11的输出电流。测量不同电流条件下，待测光敏电阻12两端的电压，进而得到在固定照度但不同电流条件下，待测光敏电阻12的阻值变化。在进行固定电流下通过待测光敏电阻阻值根据特性曲线估算光照强度的实验时， 保持恒流源11的供电电压不变，也即是保持恒流源11输出电流不变，通过测量待测光敏电 阻12两端的电压可得到待测光敏电阻12的阻值。通过查找待测光敏电阻的特性曲线，即可得知当前阻值下，光源13的照度值。采用本实用新型的光敏电阻实验模块和工程教学实验系统可以完成待测光敏电阻特性曲线的测量、固定光照条件下待测光敏电阻伏安特性的测量、固定电流下通过待测光敏电阻阻值根据特性曲线估算光照强度的实验。另外，采用本实用新型的工程教学实验系统能够有效减小整个实验设备的体积，并方便与虚拟仪器设备连接使用，从而方便输出参数的测量。上面对本实用新型的一些实施方式进行了详细的描述。如本领域的普通技术人员所能理解的，本实用新型的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算设备(包括处理器、存储介质等)或者计算设备的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在了解本实用新型的内容的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的，因此不需在此具体说明。此外，显而易见的是，在上面的说明中涉及到可能的外部操作的时候，无疑要使用与任何计算设备相连的任何显示设备和任何输入设备、相应的接口和控制程序。总而言之，计算机、计算机系统或者计算机网络中的相关硬件、软件和实现本实用新型的前述方法中的各种操作的硬件、固件、软件或者它们的组合，即构成本实用新型的设备及其各组成部件。因此，基于上述理解，本实用新型的目的还可以通过在任何信息处理设备上运行一个程序或者一组程序来实现。所述信息处理设备可以是公知的通用设备。因此，本实用新型的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者设备的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本实用新型，并且存储或者传输这样的程序产品的介质也构成本实用新型。显然，所述存储或者传输介质可以是本领域技术人员已知的，或者将来所开发出来的任何类型的存储或者传输介质，因此也没有必要在此对各种存储或者传输介质列举。在本实用新型的设备和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本实用新型的等效方案。还需要指出的是，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。同时，在上面对本实用新型具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。虽然已经详细说明了本实用新型及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本实用新型的公开内容将容易理解，根据本实用新型可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这 样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
权利要求1.一种光敏电阻实验模块，其特征在于包括恒流源、待测光敏电阻、光源和用于识别所述光敏电阻实验|吴块的移位寄存器；其中 所述待测光敏电阻的一端与所述恒流源连接，另一端接地； 所述恒流源用于为所述待测光敏电阻提供电流； 所述光源为可调光源，与所述待测光敏电阻相对设置，用于向所述待测光敏电阻提供亮度可变化的光照。
2.根据权利要求I所述的光敏电阻实验模块，其特征在于还包括遮光罩；所述遮光罩可拆卸地罩设于所述光源和所述待测光敏电阻上。
3.根据权利要求I所述的光敏电阻实验模块，其特征在于所述待测光敏电阻为硫化镉待测光敏电阻、硒化镉待测光敏电阻、硒化铅待测光敏电阻或碲化铅待测光敏电阻。
4.根据权利要求I所述的光敏电阻实验模块，其特征在于所述光源为一个或多个发光二极管。
5.根据权利要求4所述的光敏电阻实验模块，其特征在于还包括电源，每个所述发光二极管的正极通过一开关与所述电源连接，负极接地。
6.根据权利要求I所述的光敏电阻实验模块，其特征在于还包括独立光敏电阻，所述独立光敏电阻与所述待测光敏电阻并排布置，且所述独立光敏电阻两端的引脚通过插针引出。
7.根据权利要求I所述的光敏电阻实验模块，其特征在于所述移位寄存器为SN74HC165D。
8.—种工程教学实验系统，其特征在于，包括工程实验平台和如权利要求1-7任意一项所述的光敏电阻实验模块； 所述工程实验平台包括模拟信号插槽，所述光敏电阻实验模块与所述模拟信号插槽可插拔式电连接。
9.根据权利要求8所述的工程教学实验系统，其特征在于所述工程实验平台还包括信号输入输出模块，所述模拟信号插槽与所述信号输入输出模块连接。
10.根据权利要求9所述的工程教学实验系统，其特征在于所述工程教学实验系统还包括用于控制所述光敏电阻实验模块并对所述光敏电阻实验模块的测量结果进行分析的计算机，所述计算机与所述信号输入输出模块连接。
专利摘要本实用新型涉及一种光敏电阻实验模块和包含其的工程教学实验系统。光敏电阻实验模块包括恒流源、待测光敏电阻和光源。恒流源为待测光敏电阻提供电流；光源为可调光源，用于向待测光敏电阻提供亮度可变化的光照。本实用新型的光敏电阻实验模块和工程教学实验系统可以完成待测光敏电阻特性曲线的测量、固定光照条件下待测光敏电阻伏安特性的测量、固定电流下通过待测光敏电阻阻值根据特性曲线估算光照强度的实验。另外，采用本实用新型的工程教学实验系统能够有效减小整个实验设备的体积，并方便与虚拟仪器设备连接使用。
文档编号G09B23/18GK202650369SQ20122019332
公开日2013年1月2日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者陈婷, 李兴越, 刘熠 申请人:北京泛华恒兴科技有限公司