3　实验：传感器的应用 (3)

3实验:传感器的应用,1.体会传感器在实际生活中的应用。2.了解斯密特触发器的工作特点,能够分析光控电路和温控电路的工作原理。3.利用斯密特触发器设计光控开关电路和温度报警器电路。,1.光控开关的工作原理:白天,光强度较大,光敏电阻RG电阻值较小,加在斯密特触发器输入端A的电压较低,则输出端Y从低电平跳到高电平(3.4V),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(0.25V),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。,2.温度报警器的工作原理:常温下,调节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,从而发出报警声,R1的阻值不同,则报警温度不同。,斯密特触发器、光敏电阻、发光二极管(LED)、可变电阻、定值电阻、热敏电阻、蜂鸣器、集成电路实验板、5V低压直流电源。,【实验过程】实验步骤:光控开关实验、温度报警器实验步骤共同点:按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。检查各元件的连接,确保无误。,(1)光控开关实验。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。用黑纸逐渐遮住光敏电阻,观察发光二极管或灯泡的状态。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。接通电源,调节电阻R1,使蜂鸣器常温下不发声。用热水使热敏电阻的温度升高,注意蜂鸣器是否发声。将热敏电阻从热水中取出,注意蜂鸣器是否发声。,【实验探究】1.斯密特触发器有何独特功能?提示:斯密特触发器是具有特殊功能的非门,常用符号表示。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。,2.逻辑电路中的高低电平是怎么回事?提示:在逻辑电路中,常把电势的高低叫作电平的高低,“低电平”是指输出端处于低电势的状态,“高电平”指输出端处于高电势的状态。,3.根据光控开关的工作原理图,试探究分析要想天更暗时路灯才会点亮,应该把分压可变电阻R1的阻值调大些还是调小些?提示:把R1的阻值调大些。因为只有当光敏电阻的阻值更大些即天更暗时,才能使它分得的电压增大,以增大触发器的输入电压,从而使输出端变为低电平,点亮路灯,从而达到天更暗时路灯才会点亮的目的。,4.归纳常见温度报警器的类型,指出它们各自的特点。提示:常见的温度报警器有两类,一类是单纯报警,并不切断电源,这类报警器一般都使用热敏电阻与斯密特触发器相配合。另一类是温度控制,达到设定的温度之后自动切断电源,这类温控器一般都使用热敏电阻和继电器相配合。,类型一光控开关实验【典例1】如图所示,某同学设计了一个路灯自动控制门电路,天黑了,让路灯自动接通,天亮了,让路灯自动熄灭。图中RG是一个光敏电阻,当有光线照射时,光敏电阻的阻值会显著地减小。R是可调电阻,起分压作用,J为路灯总开关控制继电器(图中未画路灯电路)。,(1)在图中虚线框处画出接入的斯密特触发器。(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮,应如何调节R才能在天色较暗时开关自动接通?说明道理。,【解析】(1)。(2)R应调大些。这样在初状态,A端电平较高(原来RG较小,I较大,R两端电压较大),天色较暗时,RG增加较多,才能使A端电平降低到使Y端电平由低到高突变的状态,使J两端电压变大,J导通。答案:见解析,类型二温度报警器实验【典例2】(多选)如图是温度报警器电路示意图,下列关于此电路的分析正确的是()A.当RT的温度升高时,RT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,RT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,【解析】选B、C。当温度升高时,RT电阻减小,A端电势升高到某一数值,Y端电势突然降低,蜂鸣器导通发出报警声,A错,B对。当增大R1时,A端电势升高到某一数值,Y端电势突然降低,电流通过蜂鸣器,发出报警声,C对,D错。,类型三探究热敏电阻的温度特性【典例3】某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材:直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请你在如图所示的实物图上连线。,(2)实验的主要步骤:正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电流值。在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,_,断开开关。重复第步操作若干次,测得多组数据。(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得如图所示的R-t关系图线,请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式:R=+t()。(保留三位有效数字),【解析】(1)实物连线如图。(2)改变温度后,热敏电阻阻值改变,电压