湖南省长郡中学高中物理 第六章 第三节 实验：传感器的应用课件 新人教版选修32.ppt

传感器的应用 1 斯密特触发器是具有特殊功能的非门 符号 斯密特触发器 1 斯密特触发器是具有特殊功能的非门 符号 2 其有何特点 1 斯密特触发器是具有特殊功能的非门 符号 2 其有何特点 输入1 6v 高电平 输出0 25v 低电平 输入0 8v 低电平 输出3 4v 高电平 斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号 实验1 路灯光控开关实验 图中led是路灯 试分析该电路如何做到在天色暗时让路灯自动点亮 而在天明时自动熄灭 工作原理 实验1 路灯光控开关实验 白天 光强度较大 光敏电阻rg电阻值较小 加在斯密特触发器a端的电压较低 则输出端y输出高电平 发光二极管led不导通 当天色暗到一定程度时 rg的阻值增大到一定值 斯密特触发器的输入端a的电压上升到某个值 1 6v 输出端y突然从高电平跳到低电平 则发光二极管led导通发光 相当于路灯亮了 这样就达到了使路灯天明熄灭 天暗自动开启的目的 工作原理 实验1 路灯光控开关实验 1 要想在天更暗时路灯才会亮 应该把r1的阻值调大些还是调小些 为什么 应该把r1的阻值调大些 这样要使斯密特触发器的输入端a电压达到某个值 如1 6v 就需要rg的阻值达到更大 即天色更暗 2 用白炽灯模仿路灯 为何要用到继电器 由于集成电路允许通过的电流较小 要用白炽灯泡模仿路灯 就要使用继电器来启闭工作电路 如下图所示 思考与讨论 电磁继电器的工作原理 电磁继电器的工作原理 当线圈a中通电时 铁芯中产生磁场 吸引衔铁b向下运动 从而带动动触点d向下与e接触 将工作电路接通 当线圈a中电流为零时 电磁铁失去磁性 衔铁b在弹簧作用下拉起 带动触点d与e分离 自动切断工作电路 光照时 rg阻值 a为 电平 y为 电平 继电器中无电流不工作 灯泡 填 亮 或 不亮 无光或弱光时 rg阻值 a为 电平 y为 电平 继电器有电流 吸引衔铁使触点接触 电路接通 灯泡 填 亮 或 不亮 试分析其工作原理 光照时 rg阻值 a为 电平 y为 电平 继电器中无电流不工作 灯泡 填 亮 或 不亮 无光或弱光时 rg阻值 a为 电平 y为 电平 继电器有电流 吸引衔铁使触点接触 电路接通 灯泡 填 亮 或 不亮 试分析其工作原理 高 不亮 较小 低 光照时 rg阻值 a为 电平 y为 电平 继电器中无电流不工作 灯泡 填 亮 或 不亮 无光或弱光时 rg阻值 a为 电平 y为 电平 继电器有电流 吸引衔铁使触点接触 电路接通 灯泡 填 亮 或 不亮 试分析其工作原理 高 不亮 高 较大 亮 低 较小 低 蜂鸣器两端的直流电压为4 6v时会发声 简述工作原理 实验2 温度报警器 工作原理 实验2 温度报警器 工作原理 常温下 调整r1的阻值使斯密特触发器的输入端a处于低电平 则输出端y处于高电平 无电流通过蜂鸣器 蜂鸣器不发声 当温度升高时 热敏电阻rt阻值减小 斯密特触发器输入端a电势升高 当达到某一值 高电平 其输出端由高电平跳到低电平 蜂鸣器通电 从而发出报警声 rl的阻值不同 则报警温度不同 实验2 温度报警器 怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警 思考与讨论 怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警 应减小r1的阻值 r1阻值越小 要使斯密特触发器输入端达到高电平 则热敏电阻阻值要求越小 即温度越高 思考与讨论 教材p61t1 1 某同学设计了一个加速度计 如图6 2 10所示 较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移 滑块两侧用弹簧3拉着 r为滑动变阻器 4是滑动片 它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正此 这个装置实际上是一个加速度传感器 两个电池e的电压相同 按图连接电路后 电压表指针的零点调在中央 当p端的电势高于q端时 指针向零点右侧偏转 你认为他的设计在原理上可行吗 将框架固定在运动的物体上 当物体具有图示方向的加速度a时 电压表的指针将向哪个方向偏转 1 该同学是依据牛顿第二定律和胡克定律设计的 电路在原理上可行 当滑动片p在滑动变阻器中央时 p q等势 电压表指针指中央零点 这个装置可以同时测出加速度大小和方向 大小可通过电压表示数大小表示 方向可通过偏转方向判定 当物体具有图示方向的加速度a时 滑块2 解答与说明 将向左移 带动变阻器的滑片4移向中点左方 变阻器右端电阻大 故电流流过滑动变阻器时电势降落大 q点电势高于p点 则指针应向零点左侧偏转 在电流大小不变时 uqp x则 uqp a加速度越大 指针偏转越大 教材p61t2 2 如图6 2 ll所示 图甲为热敏电阻的r t图象 图乙为用此热敏电阻r和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路 继电器线圈的电阻为150 当线圈中的电流大于或等于20ma时 继电器的衔铁被吸合 为继电器线圈供电的电池的电动势e 6v 内阻可以不计 图中的 电源 是恒温箱加热器的电源 图6 2 ll简单的恒温箱温控电路 1 应该把恒温箱内的加热器接在a b端还是c d端 2 如果要使恒温箱内的温度保持100 c 可变电阻r 的值应调节为多少 图6 2 ll简单的恒温箱温控电路 1 应将加热器接在a b端 2 由甲图查出热敏电阻在t温 100 c时 r 50 设rj为继电器线圈的电阻 则继电器电路中电流在t温 100 c时 代得数据得 r 100 解答与说明 1 图6 3 4是一个简单的磁控防盗报警装置 门的上沿嵌入一小块永磁体m 门框内与m相对的位置嵌入干簧管h 并且将干簧管接入图示的电路 睡觉前连接好电路 当盗贼开门时 蜂鸣器就会叫起来 请说明它的工作原理 最好通过实验模拟这个电路的工作 教材p64t1 1 门关闭时 干簧管内两个簧片被磁化而吸合 使触发器 非门 的输入端为低电平 则其输出端为高电平 与电源的电压很接近 于是蜂鸣器两端的电压很小 不会发声 若盗贼将门打开 永磁体就远离干簧管 因而两个簧片分离 使触发器 非门 的输入端跳变为高电平 则其输出端变为低电平 于是蜂鸣器两端达到了工作电压 就发出叫声报警 使用本节课内实验2的器材 将热敏电阻改为干簧管 再找一块小的永磁体 就可以做这个实验了 解答与说明 2 请你设计一个电热水器的控制方案 要求水烧开时自动断电 而在水温低于沸点约10 c时又自动加热 同时还要有手动开关 必要时可以在任何温度下立即加热 教材p64t2 2 如图6 18所示 a为双金属片 一端固定在金属杆上 另一端固定与金属杆b构成一对触点 将它密封在玻璃罩b内 成为温度传感器 浸入热水器c的水中 j为电磁继电器的线圈 a为该继电器的常开触点 r为大功率电热元件 常温下 双金属片a与触点b接触 继电器触点a吸合 电热元件通电发热 解答与说明