加载中…磁能讲座（32）《光码盘和槽型光耦在磁能自由能研究中的应用》下
(2014-09-23 15:56:45)
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飞碟、磁能、反重力讲座
刘中凯
博客：
磁能讲座（32）
图6电路工作原理综述：
这个电路从左至右共有4个主要的器件：槽型光耦模块，5V电源模块，小功率NPN三极管ss8050，和集成电路芯片6反相施密特触发器CD40106。另外还有两个电阻，R1是1K，R2是10K。
（1）光耦模块槽中无遮挡时，DO端输出低电平。
（2）槽中有遮挡时，DO端输出高电平。
槽型光耦模块的工作状态，可以通过下面一个简单的连接电路加以直观的显示：
（1） 在光耦的DO端和光耦的GND之间，串联一个1k的电阻和一个LED发光二极管。
（2） 将光耦模块通电，电压3.3~5V。
（3） 用一小块遮光板反复插入光耦的光槽并抽出，观察LED发光二极管和光耦状态指示灯的反应。
通过上述实验，可以很直观地了解这块光耦的工作特点。我们可以看到：
（1）接通电源没有插入遮光板时，状态指示灯亮，LED发光二极管不亮。
（2）插入遮光板后，状态指示灯灭，LED发光二极管亮。
LED发光二极管的亮灭说明，假如这是一个光码盘在运转，那么，在有光通过的地方，就没有高电平的信号发出，模块的DO端这时输出的信号是低电平，这不是我们所希望的，我们希望的状态是在有光通过的地方，应该有高电平的信号发出。
有的光耦模块本身带两种状态输出，可是这种模块没有，为了弥补这个缺失，我们可以通过在这个信号后面再加上一级反相器来解决，这样，加上一级反相器后，就变成了在有光通过的地方，就有高电平的信号发出了，这对于基准脉冲的选择、驱动位置的确定，以及后面马上要谈到的光码盘的制作是非常有利的，可以省掉很多不必要的麻烦。
2. 5V电源模块: 上面标示的很清楚，in正和in负是两个输入，正负不要搞反了，out正和out负是正负输出端。该模块可以由一个降压模块代替。（该模块输入的电压是6~12V,输出的电压是5V,输出电流最大可达到800mA）
3.小功率NPN三极管ss8050：在这里起到了两个作用，一是提升光耦输出的幅度，二是起到一个反相器的作用，信号经过这个三极管后，相位就颠倒了，如前面所说，就已经符合我们对相位的要求了，后面的CD40106主要是整形作用。
该三极管可由任意一种频率高的小功率NPN三极管代替，如 S9018、S9014等可直接替换，其它管子要注意管脚是否相同。
4. 6反相施密特触发器CD40106：该模块的使用方法，管脚的数目和排列等等，和磁能讲座（29）中详细介绍的6反相器CD4069一模一样，这两个芯片可以互换，用途上略有区别，CD4069主要是反相加整形功能，CD40106主要是整形加反相功能。信号经过CD40106的整形后，从图6中的Vout1和Vout2输送到后面的放大电路中，然后驱动大功率NPN三极管，这后面的过程，一般没有整形器件可用，所以这里通常是最后一道关口，把好这最后一道关，让波形完美无缺，看起来用起来，都倍儿棒倍儿爽，这就是CD40106的任务。
下面，简单谈一下电路连接时的注意事项：
1. 图6电路中有两个标着DC12V负极的接地点，这两个点要连在一起，接到电源的负极。
2. 和CD4098电路的对接，在图6上已经标示的很清楚，将图6中的Vout1，接下面图7中的Vin；将图7中的Vout，接图6中的Vin，就OK了，图6中的Vout2是受到 CD4098脉冲调控电路调控后的信号输出，Vout1是没有受到CD4098调控的信号输出。（注意：如果暂时不用或不与CD4098电路对接，图6中的Vin要接地，不能悬空。）
3.Vout1和Vout2后面应加一个转换开关，方便这两路输出的切换。Vout2在调试好后，一般只是在需要延时或某种特定波形时才用，Vout1在电路调试中要经常用到。
4. 在图6电阻R1和D0之间也可以加一个转换开关，使信号能在光耦输出和一个方波发生器输出之间进行切换，这样方便整个电路的调试和使用。在示波器上观测和静态的磁能自由能研究，一般都要用到这个方波发生器。
总之，一切都非常简单，就像儿童的拼接游戏。
图7
最后还需要简单谈一下光码盘，小尺寸的光码盘网上很多，买来简单修改一下就能用，只要把不需要透光的地方遮住（用遮光材料粘住），基准脉冲（即Vout1）某种意义上越窄越好，码盘上只要给出一个窄缝，在示波器上能清楚显示出它的位置就可以了，所谓调整脉冲的位置（即调整Vout2），就是在某两个基准脉冲之间进行调整，某两个基准脉冲之间的位置，就是电机定子圆周上某两点之间的位置（刘注：这里需要补充两句，圆周上的基准脉冲之间是等距的，数目多少根据电机的极数确定，可以是两个、四个或八个等等，如果是4个，光码盘上就有4个等距离对称的透光的窄缝，其它以此类推）。有了这个基准，你才能准确知道你的驱动脉冲（即Vout2）会出现在转子的什么位置上。或者说，你才能把这个驱动脉冲，移到你需要的那个你认为是最理想的位置。至于脉冲宽窄的调整（也指的是Vout2），就是每个脉冲通电时间长短的调整，或者也可以叫作励磁深度的调整，这里面有很多知识和技巧，只能以后慢慢说了。
前面说了，网上只能买到小尺寸的光码盘，最大不超过 45mm，这个尺寸对很多实验来说是太小了，如果需要大的，可以用下面图8中的这个东西。
这个咚咚网上有，叫作电脑绣花机配件——刻度盘，尺寸比较合适，外径8~12cm都有，因为有很精准的刻度，用起来很方便，只要在需要的地方在圆盘边沿处用什锦锉矬出一条窄缝就行了，稍微麻烦一点的是固定在轴上的问题，这地方最好是花点钱用车床车两三个合适的，能和几种不同规格的轴精确配合的套管，不要瞎对付（自己或几个朋友有个微型车床当然是最理想的）。
下面的图9是图6的负片效果，色彩奇幻，层次饱满，具有很强的立体感，当你静下心仔细欣赏的时候，也许会意外发现，原来这里竟是袖里乾坤，别有天地，也同样的赏心悦目，也同样是很美的。
http://s9/bmiddle/003cZVZDzy6Pxh8Vgec08&690
图9
脉冲信号电路到这里就讲完了，下一节讲座是《电磁实验中的脉冲放大及大功率驱动》
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