一种教学用光源跟踪装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种教学用光源跟踪装置，包括：底座，底座上设置有方位轴，方位轴上安装有支架，支架上水平设置有俯仰轴，俯仰轴上安装有镜面，俯仰轴的端部安装有用于带动俯仰轴转动的第一电机，镜面上安装有用于采集光源的光敏传感器，光敏传感器的输出端依次连接有放大电路装置以及数据采集装置，数据采集装置的输出端上连接有单片机，单片机的输出端与第一电机相连接。光敏传感器输出的信号通过放大电路装置以及数据采集装置传输给单片机，单片机通过对电机的控制，调整光敏传感器与光源的相对位置，使得光线垂直于镜面入射到光敏传感器上，因此实现了对光源的跟踪。整套装置表现出良好的跟踪性能，适用于计算机、自动化、机电一体化等学科专业的实践教学。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
—种教学用光源跟踪装置
本技术属于教学仪器领域，特别涉及一种教学用光源跟踪装置。
技术介绍
光源跟踪装置属于机电一体化装置，在光伏发电、安防监控等多个领域具有广泛应用前景。高校相关专业人才培养中也亟需此类装置，以开展专业综合技能创新训练。本技术立足大中专院校相关专业实际开设课程与实践教学需要，提供一种光源跟踪装置，适用于计算机、自动化、机电一体化等电子电气相关专业的实践教学。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种教学用光源跟踪装置，能够对移动的可见光源实现跟踪。为达到以上目的，本技术的技术方案为:包括:底座，底座上设置有方位轴，方位轴上安装有支架，支架上水平设置有俯仰轴，俯仰轴上安装有镜面，俯仰轴的端部安装有用于带动俯仰轴转动的第一电机，镜面上安装有用于采集光源的光敏传感器，光敏传感器的输出端依次连接有放大电路装置以及数据采集装置，数据采集装置的输出端上连接有单片机，单片机的输出端与第一电机相连接。所述方位轴上安装有带动方位轴转动的第二电机，第二电机与单片机的输出端相连接。所述放大电路装置为LF444CN型集成运算放大器。所述数据采集装置为A/D转换器ADC0809。所述单片机为AT89C51单片机。所述俯仰轴的端部安装有第一齿轮，第一电机的输出轴上安装有与第一齿轮相啮合的第二齿轮。[0011 ] 所述俯仰轴通过轴承安装于支架上。所述镜面为圆形。与现有技术比较，本技术的有益效果为:本技术提供了一种教学用光源跟踪装置，通过安装于镜面上的光敏传感器，进行光源的检测，当检测到光源信号后，通过放大电路装置以及数据采集装置将信号传输给单片机，通过单片机对电机的控制后，调整光敏传感器与光源的相对位置，使得光线垂直于镜面入射到光敏传感器上，因此，实现了对光源的跟踪。【附图说明】图1是本技术的光源跟踪装置机械结构组成示意图；图2是本技术的光源跟踪装置结构示意图。图中，I为支架，2为俯仰轴,3为轴承,4为镜面,5为光敏传感器,6为第一齿轮,7为电线，8为第一电机,9为电器柜，10为第二电机,11为方位轴，12为底座。【具体实施方式】下面结合附图对本技术做详细描述。如图1所示，本技术提供了一种教学用光源跟踪装置，包括:底座12，底座12上设置有方位轴11，方位轴11上安装有支架1，支架I上通过轴承3水平设置有俯仰轴2，俯仰轴2上安装有镜面4，俯仰轴2的端部安装有用于带动俯仰轴2转动的第一电机8，镜面4上安装有用于采集光源的光敏传感器5，镜面4为圆形，光敏传感器5的输出端依次连接有放大电路装置以及数据采集装置，数据采集装置的输出端上连接有单片机，单片机的输出端通过电线与第一电机8相连接。方位轴11上安装有带动方位轴11转动的第二电机10,第二电机10与单片机的输出端相连接。所述俯仰轴2的端部安装有第一齿轮6,第一电机8的输出轴上安装有与第一齿轮6相哨合的第二齿轮。需要说明的是，本技术中光源采用手电筒作为光源，手电筒选择户外用高功率、聚焦性能好的手电筒。光敏传感器选择美国Pacific Silicon Sensor公司的QP50-6型四象限光电二极管探测器，该探测器直径约14_，光敏区域是一个直径约7.8_、面积约50_2的圆面，该圆面由4个面积为11.78mm2的象限组成，分别记为A、B、C、D，每个象限对应一个光电二极管，4个象限的一致性误差小于1%。共有6个管脚,其中1、3、4、6号管脚各连接一个光电二极管的阳极，2号管脚悬空，5号管脚为4个光电二极管的公共阴极。放大电路装置选用美国国家半导体公司的两块LF444CN型集成运算放大器。LF444CN采用14引脚双列直插塑料封装，内部包含四组结构形式完全相同的、相互独立的运算放大器，具有低功耗、高输入阻抗、高共模抑制比的特点，适用于对微弱信号进行放大的场合。数据采集装置用美国国家半导体公司的8位A/D转换器ADC0809，采用28引脚双列直插式封装，内部逻辑结构表现为一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器，可以直接和单片机I/O接口连接。单片机选用ATMEL公司的AT89C51单片机，具有40个引脚，是一种低电压、高性能、价格合理的8位微处理器，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚完全兼容，并且尤其符合目前大中专院校多数以C51单片机为单片机课程主讲内容的教学现状。电机的驱动模块选用两块SYNTR0N公司的两相混合式步进电机细分驱动器SH-20403。本技术中的第一电机8为俯仰角步进电机，第二电机10为方位角步进电机，该步进电机选用两台SYNTR0N公司的56系列两相混合式步进电机，型号56BYG250BK，具有小体积，高转矩，低振动的特点。支架I支撑整个系统，如图1所示:光敏传感器5平行固定于圆形镜面4上，A、B、C、D四个象限布置如图中所示。圆形镜面4固定于俯仰轴2上，俯仰轴2通过轴承3水平地架设在支架I上。第一电机8通过齿轮6带动俯仰轴2转动，固定于俯仰轴2上的圆形镜面4随着俯仰轴2转动。方位轴11与支架I固定，通过轴承垂直附着于底座12，底座12承载整个系统。第二电机10通过齿轮带动方位轴11、支架I转动。光敏传感器5、第一电机8与第二电机10的电缆归集于电器柜9。放大电路、数据采集、单片机、电机驱动模块布置在电器柜9中。本技术的工作过程为:光敏传感器将接收到的手电筒光照转换为模拟量电流信号，之后输出给放大电路装置。放大电路装置将接收到的模拟量电流信号转换为模拟量电压信号，并进行电压放大，之后输出到数据采集装置。数据采集装置基于单片机的指令对输入的模拟量电压信号执行A/D转换，之后，输出到单片机。单片机控制数据采集装置的工作逻辑，并且根据数据采集装置输出的电压信号，生成对步进电机的运动控制脉冲信号。电机驱动模块对接收到的脉冲信号进行功率放大，驱动步进电机运动。步进电机分为方位角步进电机、俯仰角步进电机两个，接收电机驱动模块输出的脉冲信号，产生对台架中方位轴和俯仰轴的驱动力，分别带动两轴做相应转动。工作过程:各个装置之间的连接关系如图2所示。光敏传感器四个象限Α、B、C、D对应的4个光电二极管的公共阴极与直流电源相连，阳极分别与放大电路装置中第一块LF444CN中的4个运算放大器Al、Α2、A3、Α4的反向输入端相连。4个光电二极管产生的电流ΙΑ、IB、1C、ID，经过电流/电压变换转换为与光照面积成正比的电压信号，之后再分别通过放大电路装置中第二块LF444CN的A5、A6、A7、A8进行同向电压放大，得到正的电压信号UA、UB、UC、UD。系统上电初始化后首先进行数据采集。数据采集装置ADC0809在单片块的控制下执行对放大电路装置最后输出的四路模拟电压信号UA、UB、UC、UD的采集转换。UA、UB、UC、UD分别接至ADC0809八个输入端中的INO~IN3，使用单片机的P2.2~P2.0引脚提供地址选择。ADC0809的数据输出端口 D7~DO直接与单片机的P2.7~P2.0引脚连接。实施效果手电筒光线以不同入射角照射到圆形镜面4，方位轴和俯仰轴先后被拖动，直到圆形镜面4镜面与手电筒入射光线几乎垂直，停止转动，整套装置表现出良好的跟踪性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种教学用光源跟踪装置，其特征在于，包括：底座（12），底座（12）上设置有方位轴（11），方位轴（11）上安装有支架（1），支架（1）上水平设置有俯仰轴（2），俯仰轴（2）上安装有镜面（4），俯仰轴（2）的端部安装有用于带动俯仰轴（2）转动的第一电机（8），镜面（4）上安装有用于采集光源的光敏传感器（5），光敏传感器（5）的输出端依次连接有放大电路装置以及数据采集装置，数据采集装置的输出端上连接有单片机，单片机的输出端与第一电机（8）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种教学用光源跟踪装置，其特征在于，包括:底座(12)，底座(12)上设置有方位轴(11)，方位轴(11)上安装有支架(I)，支架(I)上水平设置有俯仰轴(2 )，俯仰轴(2 )上安装有镜面(4 )，俯仰轴(2 )的端部安装有用于带动俯仰轴(2 )转动的第一电机(8 )，镜面(4 )上安装有用于采集光源的光敏传感器(5)，光敏传感器(5)的输出端依次连接有放大电路装置以及数据采集装置，数据采集装置的输出端上连接有单片机，单片机的输出端与第一电机(8)相连接。2.根据权利要求1所述的教学用光源跟踪装置，其特征在于，所述方位轴(11)上安装有带动方位轴(11)转动的第二电机(10)，第二电机(10)与单片机的输出端相连接。3.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋青松，孙旺旺，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61