高中物理 6.3 实验： 传感器的应用课件 新人教版选修32.ppt

一 实验目的 1 利用斯密特触发器设计光控开关电路和温度报警器 2 提高电子技术方面的设计和制作能力 二 实验原理1 光控开关 1 电路如图6 3 1所示 图6 3 1 2 斯密特触发器的工作原理 斯密特触发器是一个性能特殊的非门电路 当加在它的输入端a的电压逐渐上升到某个值 1 6v 时 输出端y会突然从高电平跳到低电平 0 25v 而当输入端a的电压下降到另一个值的时候 0 8v y会从低电平跳到高电平 3 4v 3 光控开关的原理 如图6 3 1 白天 光照强度较大 光敏电阻rg阻值较小 加在斯密特触发器输入端a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 这样就达到了使路灯天明自动熄灭 天暗自动开启的目的 2 温度报警器 1 电路如图6 3 2所示 图6 3 2 2 工作原理 常温下 调节r1的阻值使斯密特触发器输入端a处于低电平 则输出端y处于高电平 无电流通过峰鸣器 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的电压升高 当达到某一值 高电平 时 其输出端y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 可以通过调节r1来调节蜂鸣器的灵敏度 三 实验器材1 光控开关实验器材斯密特触发器 发光二极管 二极管 继电器 灯泡 6v 0 3a 可变电阻r1 最大阻值51k 电阻r2 330 光敏电阻 集成电路实验板 直流电源 5v 导线若干 黑纸 2 温度报警器实验器材斯密特触发器 蜂鸣器 热敏电阻 可变电阻r1 最大阻值1k 集成电路实验板 直流电源 5v 导线若干 烧杯 盛有热水 四 实验步骤1 光控开关实验步骤 1 按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上 2 检查各元件的连接 确保无误 3 接通电源 调节电阻r1 使发光二极管或灯泡在普通光照条件下不亮 4 用黑纸逐渐遮住光敏电阻 观察发光二极管或灯泡的状态 5 逐渐撤掉黑纸 观察发光二极管或灯泡的状态 2 温度报警器实验步骤 1 按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上 2 检查各元件的连接 确保无误 3 接通电源 调节电阻r1 使蜂鸣器常温下不发声 4 用热水使热敏电阻的温度升高 注意蜂鸣器是否发声 5 将热敏电阻从热水中取出 注意蜂鸣器是否发声 五 注意事项1 光控开关实验 1 安装前对器材进行测试 确保各元件性能良好后再进行安装 2 二极管连入电路时 极性不能反接 否则继电器不能正常工作 3 要想天暗时路灯才会亮 应该把r1的阻值调大些 2 温度报警器实验 1 安装前对器材进行测试 确保各元件性能良好后再进行安装 2 要使热敏电阻在较低的温度时报警 应增大r1的阻值 例1 如图6 3 3所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内灯的示意图 试说明其工作原理 图6 3 3 解析 1 电磁继电器的工作原理因集成电路允许通过的电流较小 白炽灯泡工作电流较大 所以使用继电器来启闭工作电路 如题图所示虚线框内是电磁继电器j e为动触点 f为静触点 当线圈b中通电时 铁芯中产生磁场 吸引衔铁d向下运动 从而带动触点e向下与f接触 工作电路接通 当线圈b中电流为零时 电磁铁失去磁性 衔铁d在弹簧作用下拉起 带动触点e与f分离 自动切断工作电路 2 控制电路工作原理天较亮时 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b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 当升高到一定值时 输出端y由高电平突然跳到低电平 有电流通过线圈b 电磁继电器工作 接通工作电路 使灯自动开启 天明后 rg阻值减小 斯密特触发器输入端a电势逐渐降低 降到一定值时 输出端y突然由低电平跳到高电平 则线圈b不再有电流 电磁继电器自动切断工作电路的电源 灯熄灭 答案 见解析 例2 某研究性学习小组为探究热敏电阻的特性而进行了如下实验 他们分若干次向如图6 3 4所示的烧杯中倒入开水 观察不同温度下热敏电阻的阻值 并把各次的温度值和对应的热敏电阻的阻值记录在表格中 图6 3 4 1 将表格中的实验数据在如图6 3 5给定的坐标纸上描绘出热敏电阻的阻值r随温度t变化的图像 可以看出该热敏电阻的阻值随温度的升高而 填 增大 或 减小 图6 3 5 2 他们用该热敏电阻作为温度传感器设计了一个温度控制电路 如图6 3 6所示 请在虚线框中正确画出斯密特触发器 图中二极管的作用是 图6 3 6 3 当加在斯密特触发器输入端的电压逐渐上升到某个值 1 6v 时 输出端电压会突然从高电平跳到低电平 而当输入端的电压下降到另一个值 0 8v 时 输出端电压会从低电平跳到高电平 从而实现温度控制