高中物理 第六章 传感器 3 实验：传感器的应用课件 新人教版选修32.ppt

3实验 传感器的应用 第六章传感器 1 理解光控开关 温度报警器的工作原理 2 理解光控开关 温度报警器的灵敏度调节原理 3 会用传感器制作简单的自动控制设备 目标定位 二 温度报警器电路分析 三 自动控制电路的分析与设计 栏目索引 一 光控开关电路分析 对点检测自查自纠 一 光控开关电路分析 知识梳理 1 工作原理 如图1所示 图12 斯密特触发器实质是一个具有特殊功能的非门 当a端电势高于1 6v时 y端会输出0 25v的低电势 当a端电势低于0 8v时 y端会输出3 4v的高电势 3 电路分析 1 电磁继电器的工作原理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另外的供电电路 如图2所示 图中虚线框内即为电磁继电器j d为动触点 e为静触点 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向下与静触点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在弹簧作用下被拉起 动触点d与静触点e分离 自动切断工作电路 图2 2 控制电路的原理天较亮时 光敏电阻rg阻值较小 斯密特触发器输入端a电势较低 则输出端y输出高电平 线圈中无电流 工作电路不通 天较暗时 光敏电阻rg电阻增大 斯密特触发器输入端a电势升高 当升高到一定值 输出端y由高电平突然跳到低电平 有电流通过线圈a 电磁继电器工作 接通工作电路 使路灯自动开启 天明后 rg阻值减小 斯密特触发器输入端a电势逐渐降低 降到一定值 输出端y突然由低电平跳到高电平 则线圈a中不再有电流 电磁继电器自动切断工作电路的电源 路灯熄灭 深度思考 如图1甲所示 要想在天更暗时路灯才会亮 应该把r1的阻值如何调节 答案要想在天更暗时路灯才会亮 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的电压达到某个值 如1 6v 就需要rg的值达到更大 即天色更暗 答案 典例精析 例1如图3所示为一个逻辑电平检测电路 a与被测点相接 则 a a为低电平 led发光b a为高电平 led发光c a为低电平 led不发光d a为高电平 led不发光 解析答案 总结提升 解析a为低电平时 y为高电平 led的电压小 不发光 a为高电平时 y为低电平 led的电压大 发光 故b c正确 图3 bc 总结提升 1 图中 叫斯密特触发器 是一种具有特殊功能的 非 门 2 与物理学中的电路图不同 在涉及门电路的电路图时 表示的是电路中的逻辑关系 通常不把电流的通路完整地画出来 返回 解析答案 针对训练1如图4所示的光控电路 用发光二极管led模仿路灯 rg为光敏电阻 r1的最大电阻为51k r2为330 白天 光的强度较大 光敏电阻rg的电阻值较 加在斯密特触发器a端的电压较 则输出端y输出高电平 发光二极管led 填 导通 或 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 填 导通 或 不导通 这样就达到了使路灯白天熄灭 天暗自动开启的目的 图4 返回 解析白天 光照强度较大 光敏电阻rg的电阻值较小 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 时 输出端y会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白天熄灭 天暗自动开启的目的 答案小低不导通导通 二 温度报警器电路分析 知识梳理 1 电路如图5所示 图5 2 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 r1的阻值不同 则报警温度不同 答案 深度思考 如图5所示 要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警 应如何调节滑动变阻器r1 答案要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 加在斯密特触发器输入端a端达到高电平 则热敏电阻阻值要求越小 即温度越高 图5 典例精析 例2温度报警器电路如图6所示 常温下 调整 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 斯密特触发器的输入端a电势 当达到某一值 高电平 时 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 r1的阻值不同 则报警温度不同 图6 解析答案 解析常温下 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 时 其输出端由高电平跳到低电平 蜂鸣器通电 从而发出警报声 r1的阻值不同 报警温度不同 答案r1减小升高 解析答案 针对训练2如图7所示 是一个火警报警装置的逻辑电路图 rt是一个热敏电阻 低温时电阻值很大 高温时电阻值很小 r是一个阻值较小的分压电阻 1 要做到低温时电铃不响 火警时产生高温 电铃响起 在图中虚线处应接入怎样的元件 解析温度较低时rt的阻值很大 r比rt小得多 因此p x之间电压较大 要求此时电铃不响 表明输出给电铃的电压应该较小 输入与输出相反 可见虚线处元件应是 非 门 答案见解析 图7 返回 解析答案 2 为什么温度高时电铃会被接通 解析高温时rt的阻值减小 p x之间电压降低 输入低电压时 从 非 门输出的是高电压 电铃响起 答案见解析 3 为了提高该电路的灵敏度 即报警温度调得稍低些 r的值应大一些还是小一些 解析由前面分析可知 若r较大 由于它的分压作用 rt两端的电压降低 则外界温度不太高时 就能使p x之间电压降到低电压输入 电铃就能发声 因此r较大时 反应较灵敏 答案见解析 三 自动控制电路的分析与设计 典例精析 例3现有热敏电阻 电炉丝 电源 电磁继电器 滑动变阻器 开关和导线若干 如图8所示 试设计一个温控电路 要求温度低于某一温度时 电炉丝自动通电供热 超过某一温度时 又可以自动断电 画出电路图并说明工作过程 图8 返回 解析答案 总结提升 总结提升 解析热敏电阻与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路 答案电路图如图所示 工作过程 闭合开关s 当温度低于设计值时 热敏电阻的阻值较大 通过电磁继电器的电流不能使它工作 k接通使电炉丝加热 当温度达到设计值时 热敏电阻的阻值减小到某一值 通过电磁继电器的电流达到工作电流 k断开 电炉丝断电 停止供热 当温度低于设计值时 又重复上述过程 总结提升 返回 设计自动控制电路时 一般按照以下的思路进行 1 根据题目给出的仪器和要求画出控制电路和工作电路控制电路由电源 开关 光敏电阻 或热敏电阻等其他敏感元件 电磁继电器和导线等组成 工作电路由电源 用电器 灯泡 电热丝或其他用电器 导线等组成 这两个电路相互独立 又通过电磁继电器相关联 电磁继电器实际上是工作电路的开关 2 分析自控电路的合理性电路设计完成后 要对它的合理性进行分析 用光照射光敏电阻或对热敏电阻加热 检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求 例如 自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路 使路灯熄灭 晚上接通工作电路 使路灯发光 对点检测自查自纠 1 2 3 4 1 温度报警器电路分析 多选 如图9是温度报警器的电路示意图 下面对此电路的分析正确的是 a 当rt的温度升高时 其阻值减小 a端电势降低 y端电势升高 蜂鸣器会发出报警声b 当rt的温度升高时 其阻值减小 a端电势升高 y端电势降低 蜂鸣器会发出报警声c 当增大r1时 a端电势升高 y端电势降低 蜂鸣器会发出报警声d 当增大r1时 a端电势降低 y端电势升高 蜂鸣器会发出报警声 bc 图9 答案 1 2 3 4 解析答案 2 自动控制电路的分析与设计 如图10所示 某小型电磁继电器 其中l为含铁芯的线圈 p为可绕o点转动的铁片 k为弹簧 s为一对触头 a b c d为四个接线柱 电磁继电器与传感器配合 可完成自动控制的要求 其工作方式是 a a与b接信号电压 c与d跟被控电路串联b a与b接信号电压 c与d跟被控电路并联c c与d接信号电压 a与b跟被控电路串联d c与d接信号电压 a与b跟被控电路并联 图10 1 2 3 4 解析a b接电磁继电器的线圈 所以a b应接信号电压 线圈电流随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放 从而使c d接通或断开 进而起到控制作用 故正确答案为a 答案a 3 自动控制电路的分析与设计 如图11所示是自动水位报警的示意图 其中继电器的线圈通过电流时 磁铁吸引衔铁1 使它与触头3断开 与触头2接触 若要求水位正常时绿灯亮 高出一定水位时红灯亮 现有红 绿灯泡各一个 红灯泡应安在 位置 绿灯泡应安在 位置 填 a 或 b 图11 解析水位正常时 线圈中没有电流 衔铁1与触头3接触 这时应绿灯亮 所以绿灯泡应安在a位置 当高出一定水位时 线圈中有电流 磁铁吸引衔铁1 使它与触头3断开 与触头2接触 这时应红灯亮 所以红灯泡应安在b位置 解析答案 b a 1 2 3 4 1 2 3 4 4 光控开关电路分析与设计 光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用 其中就可用于街道路灯的自动控制开关 如图12所示为