本实用新型涉及光通信演示仪技术领域，更具体的说是涉及一种基于光通信的李萨如图形演示仪。
背景技术：
目前，在多数的李萨如图形实验教学中，利用示波器显示李萨如图形是较为常见的手段。当示波器的x轴与y轴分别加上振荡频率不同的电信号时，在荧光屏上显示出李萨如图。但是，利用示波器来显示李萨如图形，实验原理难以直观显示，演示效果不够生动形象直观，同时具有便携性比较差、演示成本较高等缺点。
因此，如何提供一种能够将成本低、实现简单且演示效果形象的基于光通信的李萨如图形演示仪是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型提供了一种基于光通信的李萨如图形演示仪，将李萨如图形与音频信号的光电传输巧妙地结合在一起，不仅能够实现李萨如图形的稳定输出，还能够通过声电转换、电光转换、光电转换和电声转换，实现声音的还原输出。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于光通信的李萨如图形演示仪，包括：音频输出设备、调制解调器、光源、第一打点计时器、第二打点计时器和硅光电池板；所述音频输出设备、所述调制解调器和所述光源依次通过线束电性连接；所述第一打点计时器的安装方向和所述第二打点计时器的安装方向相垂直；所述第一打点计时器上具有第一振动片，所述第二打点计时器上具有第二振动片，所述第一振动片与所述第二振动片的振动方向相垂直；所述第一振动片上设置有第一平面镜片，所述第二振动片上设置有第二平面镜片；所述光源输出的光信号依次经所述第一平面镜片和所述第二平面镜片反射至所述硅光电池板上。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型音频输出设备输出的音频信号依次通过调制解调器和光源经过声电转换、电光转换后，转化为调制的光信号，该调制的光信号分别经相互垂直的第一振动片上的第一平面镜片和第二振动片上的第二平面镜片反射后，传播至硅光电池板；第一振动片的振动表示李萨如图形的x轴方向，第二振动片的振动表示李萨如图形的y轴方向；进而实现了光信号可在硅光电池板上形成相互垂直方向振动的合成图，达到利用光源显示李萨如图形的目的。同时，本实用新型结构设计简单，能够完成光电声信号的相互转换，趣味性和实用性均较高，能够清晰、形象地解释物理现象，能够广泛适用于教学。
优选的，在上述一种基于光通信的李萨如图形演示仪中，所述第一平面镜片安装在所述第一振动片的打点位置处；所述第二平面镜片安装在所述第二振动片的打点位置处。第一平面镜和第二平面镜分别处于第一振动片和第二振动片原打点针的位置处，实现了通过调节第一打点计时器和第二打点计时器的打点频率，使硅光电池板上呈现多种多样的李萨如图形的目的。
优选的，在上述一种基于光通信的李萨如图形演示仪中，所述光源为led灯或激光发射器。本实用新型以可见光或激光作为光源，可以将声音信号调制到光源载体上，实现音频信号的远距离传输。与传统示波器合成李萨如图形相比，可见光或激光演示李萨如图形的过程简便，可直观地看到两个振动的合成，可清晰、形象地解释物理现象。
优选的，在上述一种基于光通信的李萨如图形演示仪中，所述第一打点计时器和所述第二打点计时器的开关均采用继电器。
优选的，在上述一种基于光通信的李萨如图形演示仪中，所述第一平面镜和所述第二平面镜的形状均为矩形。
优选的，在上述一种基于光通信的李萨如图形演示仪中，所述硅光电池板的规格为55mm*60mm。
优选的，在上述一种基于光通信的李萨如图形演示仪中，所述调制解调器内部集成有调制电路，所述调制电路包括电感l和隔直电容c；所述音频输出设备输出的音频信号通过所述隔直电容c加于所述电感l的两端；所述电感l与所述光源并联。本实用新型中音频信号通过隔直电容加于电感两端，光信号的亮度会随输入信号变化，从而实现用音频对光的调制。
优选的，在上述一种基于光通信的李萨如图形演示仪中，还包括放大器和音响设备；所述放大器的输入端与所述硅光电池板电性连接，输出端与所述音响设备电性连接。本实用新型通过硅光电池板对光信号进行光电转换，并通过放大器将转换后的电信号进行放大，经音响设备进行电声转换，实现音频信号的远距离还原输出。
优选的，在上述一种基于光通信的李萨如图形演示仪中，还包括多个由多个彩灯组成的串联灯组；所述串联灯组与所述放大器的输出端连接。本实用新型通过放大器，使音频信号传输的同时，还随着音频信号的变化实现led灯的明暗交替闪烁。
优选的，在上述一种基于光通信的李萨如图形演示仪中，所述音响设备上设置有多个随着所述音响设备的振动而转动的旋转配件。本实用新型通过在音响设备上放置旋转配件，使旋转配件随音响的振动而旋转，旋转速度随初始音频信号的改变而改变，使声音产生的原因和效果直观展现出来。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本实用新型提供的结构示意图；
图2附图为本实用新型提供的第一振动片和第二振动片的不同振动频率比值对应的不同李萨如图形；
图3附图为本实用新型提供的调制电路的结构示意图；
图4附图为本实用新型提供的硅光电池板的光电转换电路的结构示意图；
图5附图为本实用新型提供的放大器的放大电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型实施例公开了一种基于光通信的李萨如图形演示仪，包括：音频输出设备1、调制解调器2、光源3、第一打点计时器4、第二打点计时器5和硅光电池板6；音频输出设备1、调制解调器2和光源3依次通过线束电性连接；第一打点计时器4的安装方向和第二打点计时器5的安装方向相垂直；第一打点计时器4上具有第一振动片，第二打点计时器5上具有第二振动片，第一振动片与第二振动片的振动方向相垂直；第一振动片上设置有第一平面镜片，第二振动片上设置有第二平面镜片；光源输出的光信号依次经第一平面镜片和第二平面镜片反射至硅光电池板6上。
本实施例中，光源3为led灯或激光发射器。第一平面镜片安装在第一振动片的打点位置处，利用第一平面镜替换第一振动片中的打点针；第二平面镜片安装在第二振动片的打点位置处，利用第二平面镜替换第二振动片中的打点针。且第一平面镜和第二平面镜的形状均为矩形。硅光电池板6的规格为55mm*60mm。本实施例实现了通过调节第一打点计时器4和第二打点计时器5的打点频率，进而控制第一平面镜片和第二平面镜片的振动频率，使硅光电池板6上呈现多种多样的李萨如图形的目的。
本实用新型音频输出设备1输出的音频信号依次通过调制解调器2和光源3经过声电转换、电光转换后，转化为调制的光信号，该调制的光信号分别经相互垂直的第一振动片上的第一平面镜片和第二振动片上的第二平面镜片反射后，传播至硅光电池板6；第一振动片的振动表示李萨如图形的x轴方向，第二振动片的振动表示李萨如图形的y轴方向；进而实现了光信号可在硅光电池板上形成相互垂直方向振动的合成图，达到利用光源3显示李萨如图形的目的。同时，本实用新型以可见光或激光作为光源，可以将声音信号调制到光源3载体上，实现音频信号的远距离传输。与传统示波器合成李萨如图形相比，可见光或激光演示李萨如图形的过程简便，可直观地看到两个振动的合成，可清晰、形象地解释物理现象。因此，本实用新型结构设计简单，能够完成光电声信号的相互转换，趣味性和实用性均较高，能够清晰、形象地解释物理现象，能够广泛适用于教学。
在一个实施例中，第一打点计时器4和第二打点计时器5的开关均采用继电器。为了得到频率比不同的李萨如图形，本实用新型分别采用单片机控制第一打点计时器4和第二打点计时器5的频率输出，通过调控第一打点计时器4和第二打点计时器5的频率输出比值，实现光电在硅光电池板6上呈现各种各样的稳定的李萨如图形，如图2所示。为了确保第一打点计时器4和第二打点计时器5的电路安全，本实用新型采用继电器作为其交流电路的开关。
在一个实施例中，调制解调器2内部集成有调制电路。信号调制是使一种波形的某些特性按另一种波形或信号而变化的过程或处理方法。而声波在空气中传播很慢，约为340m/s，且衰减很快，不会传播很远，为了减少音频信号在传输时的耗损，本实施例通过调制电路将需要传输的音频信号调制到光源3发射的光波上，然后再进行传递，就能有效的减少损耗。
本实施例中的调制电路的原理如图3所示，调制电路包括电感l和隔直电容c；音频输出设备1输出的音频信号通过隔直电容c加于电感l的两端；电感l与光源3并联。光源3的亮度和振动就会随输入的音频信号的变化而变化。实现了用光信号对音频信号的调制，使光源3发射的光束中包含了要传递的音频信息。
在其他实施例中，还包括放大器7和音响设备8；放大器7的输入端与硅光电池板6电性连接，输出端与音响设备8电性连接。本实用新型通过硅光电池板6对光信号进行光电转换，并通过放大器7将转换后的电信号进行放大，经音响设备8进行电声转换，实现音频信号的远距离还原输出。
其中，硅光电池板6的光电转换电路原理如图4所示，光电转换电路包括电位器rp、硅光电二极管spd、电阻rf和i/v转换电路ic1；其中，i/v转换电路ic1的输入端分别与电位器rp的接地端和硅光电二极管spd的负极连接，i/v转换电路ic1的输出端与电阻rf的一端连接，电阻rf的另一端与硅光电二极管spd的负极连接；硅光电二极管spd的正极与电位器rp的输出端连接，电位器rp的输入端接入12v电压。
光信号接收部分采用硅光电二极管spd作为光电检测元件，实现光信号到电信号的转换，还原原始信号，并通过放大器进行放大，然后经i/v转换电路ic1将光电流转换成电压输出，最后可从电阻rf上测量输出信号大小或用扬声器输出音频信号。
更有利的，还包括多个由多个彩灯9组成的串联灯组；串联灯组与放大器7的输出端连接。放大器7的放大电路原理如图5所示，包括晶体三极管t、电阻rb和电阻rc，晶体三极管t的的基极与电阻rb的一端连接，发射极接地，集电极与电阻rc的一端连接；电阻rb的另一端与彩灯9的正极连接；电阻rc的另一端接入电压vcc的正极，晶体三极管t的发射极接入电压vcc的负极；彩灯的负极加入电压vbb的正极，电压vbb的负极分别与晶体三极管t的发射极和电压vcc的负极相连并接地。本实用新型通过放大器7，使音频信号传输的同时，还随着音频信号的变化实现led彩灯的明暗交替闪烁。
更有利的，如图1所示，音响设备8上设置有多个随着音响设备8的振动而转动的旋转配件10。本实用新型通过在音响设备上放置旋转配件，使旋转配件随音响的振动而旋转，旋转速度随初始音频信号的改变而改变，使声音产生的原因和效果直观展现出来，旋转配件10可以是小人形状的玩偶，通过玩偶的旋转舞动实现声音的可视化。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种基于光通信的李萨如图形演示仪，其特征在于，包括：音频输出设备(1)、调制解调器(2)、光源(3)、第一打点计时器(4)、第二打点计时器(5)和硅光电池板(6)；所述音频输出设备(1)、所述调制解调器(2)和所述光源(3)依次通过线束电性连接；所述第一打点计时器(4)的安装方向和所述第二打点计时器(5)的安装方向相垂直；所述第一打点计时器(4)上具有第一振动片，所述第二打点计时器(5)上具有第二振动片，所述第一振动片与所述第二振动片的振动方向相垂直；所述第一振动片上设置有第一平面镜片，所述第二振动片上设置有第二平面镜片；所述光源输出的光信号依次经所述第一平面镜片和所述第二平面镜片反射至所述硅光电池板(6)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于光通信的李萨如图形演示仪，其特征在于，所述第一平面镜片安装在所述第一振动片的打点位置处；所述第二平面镜片安装在所述第二振动片的打点位置处。
3.根据权利要求1所述的一种基于光通信的李萨如图形演示仪，其特征在于，所述光源(3)为led灯或激光发射器。
4.根据权利要求1所述的一种基于光通信的李萨如图形演示仪，其特征在于，所述第一打点计时器(4)和所述第二打点计时器(5)的开关均采用继电器。
5.根据权利要求1所述的一种基于光通信的李萨如图形演示仪，其特征在于，所述第一平面镜和所述第二平面镜的形状均为矩形。
6.根据权利要求1所述的一种基于光通信的李萨如图形演示仪，其特征在于，所述硅光电池板(6)的规格为55mm*60mm。
7.根据权利要求1所述的一种基于光通信的李萨如图形演示仪，其特征在于，所述调制解调器(2)内部集成有调制电路，所述调制电路包括电感l和隔直电容c；所述音频输出设备(1)输出的音频信号通过所述隔直电容c加于所述电感l的两端；所述电感l与所述光源(3)并联。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于光通信的李萨如图形演示仪，其特征在于，还包括放大器(7)和音响设备(8)；所述放大器(7)的输入端与所述硅光电池板(6)电性连接，输出端与所述音响设备(8)电性连接。
9.根据权利要求8所述的一种基于光通信的李萨如图形演示仪，其特征在于，还包括多个由多个彩灯(9)组成的串联灯组；所述串联灯组与所述放大器(7)的输出端连接。
10.根据权利要求8所述的一种基于光通信的李萨如图形演示仪，其特征在于，所述音响设备(8)上设置有多个随着所述音响设备(8)的振动而转动的旋转配件(10)。
技术总结