基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-19 02:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向?qū)щ娦?。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計算：R=（E－UF）/IF式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，稱為PN結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。極性發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應接電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。LED單向?qū)ㄐ訪ED只能往一個方向?qū)ǎㄍ姡?，叫作正向偏置（正向偏壓），當電流流過時，電子與空穴在其內(nèi)復合而發(fā)出單色光，這叫電致發(fā)光效應，而光線的波長、顏色跟其所采用的半導體材料種類與摻入的元素雜質(zhì)有關。具有效率高、壽命長、不易破損、開關速度高、高可靠性等傳統(tǒng)光源不及的優(yōu)點。特性與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強弱。由于有這些特點，發(fā)光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設備中用作信號顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導體數(shù)碼管，每個數(shù)碼管可顯示0～9，10個阿拉伯數(shù)字以及A，b，C，d，E，F(xiàn)等部分字母（必須區(qū)分大小寫）。②光敏三極管光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。通?；鶚O不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補償和附加控制等作用。 光敏三極管又稱光電三極管，它是一種光電轉(zhuǎn)換器件，其基本原理是光照到PN結上時，吸收光能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。當光敏三極管加上反向電壓時，管子中的反向電流隨著光照強度的改變而改變，光照強度越大，反向電流越大，大多數(shù)都工作在這種狀態(tài)。工作原理光敏三極管和普通三極管的結構相類似。不同之處是光敏三極管必須有一個對光敏感的PN結作為感光面，一般用集電結作為受光結，因此，光敏三極管實質(zhì)上是一種相當于在基極和集電極之間接有光敏二極管的普通三極管。光敏三極管與普通半導體三極管一樣，是采用半導體制作工藝制成的具有NPN或PNP結構的半導體管。它在結構上與半導體三極管相似，它的引出電極通常只有兩個，也有三個的。為適應光電轉(zhuǎn)換的要求，它的基區(qū)面積做得較大，發(fā)射區(qū)面積做得較小，入射光主要被基區(qū)吸收。和光敏二極管一樣，管子的芯片被裝在帶有玻璃透鏡金屬管殼內(nèi)，當光照射時，光線通過透鏡集中照射在芯片上。光耦合器主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的。工作原理 用于傳遞模擬信號的光耦合器的發(fā)光器件為二極管、光接收器為光敏三極管。當有電流通過發(fā)光二極管時，便形成一個光源，該光源照射到光敏三極管表面上，使光敏三極管產(chǎn)生集電極電流，該電流的大小與光照的強弱，亦即流過二極管的正向電流的大小成正比。由于光耦合器的輸入端和輸出端之間通過光信號來傳輸，因而兩部分之間在電氣上完全隔離，沒有電信號的反饋和干擾，故性能穩(wěn)定，抗干擾能力強。發(fā)光管和光敏管之間的耦合電容?。?pf左右）、耐壓高()，故共模抑制比很高。輸入和輸出間的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻。此外，因其輸入電阻?。s10Ω），對高內(nèi)阻源的噪聲相當于被短接。因此，由光耦合器構成的模擬信號隔離電路具有優(yōu)良的電氣性能。③74LS06該電路中我們一共采用了兩個反相器，它的管腳如圖3所示：圖3 74LS06管腳圖74LS06是集電極開路時所輸出的6組反相驅(qū)動器，它的重要特點的典型值如圖4所示：圖4 74LS06集電極反相驅(qū)動器主要電特性74LS06功能表如圖5所示：圖5 74LS06功能表74LS06邏輯原理圖如圖6所示：圖6 74LS06邏輯原理圖從圖中我們可以看出，AAAAAA6是輸入端，YYYYYY6是輸出端。（2） 硬件電路設計電路圖如圖7所示。圖7 前端數(shù)據(jù)采集器電路圖（3） 工作原理 一般來說病患都想藥水可以盡量都滴完，在只有很少藥水剩余的時候才會顯示報警，由此我們必須把水位置盡量放的低一點，所以我們把藥水液面的位置設計在輸液瓶口的輸液管的地方，如圖8中液面的位置。如圖8所示：型號為MOCH22A的槽型光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)出去的光射入到裝有藥液的輸液管外壁上面，經(jīng)過輸液管外壁的折射，再經(jīng)過藥液的折射后，到達輸液管的另一側外壁的內(nèi)側上面，再經(jīng)過輸液管的折射后，進入到空氣中，最終被槽型光電耦合器中的光敏三極管接收。 如果輸液管中的藥水沒有到達圖中的位置的時候，光敏三極管就可以收到發(fā)光
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