2019-2020学年高中物理 第六章 传感器 第3节 实验：传感器的应用课件 新人教版选修3-2

第3节实验：传感器的应用,一、实验目的1了解光控开关和温度报警器的工作原理。2练习用传感器制作自动控制设备。,二、实验原理1光控开关电路分析(1)电路如图631所示,图631,(2)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632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632,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。,2温度报警器电路分析电路如图633所示。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。,图633,三、实验器材1光控开关实验：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：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。,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634所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。,考点一光控开关的应用,图634,解析天较亮时，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，使照明灯自动开启。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不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭。答案见解析,点拨提升斯密特触发器是具有特殊功能的非门，它可以将连续变化的输入信号变成突变的输出信号。光控开关的敏感元件是光敏电阻，光照越强，其电阻阻值越小。,1一路灯控制装置如图635所示，rg为光敏电阻，光照射rg时，rg变小。白天时，继电器j两端电压是较大还是较小？要使路灯比平时早一些亮起来，应如何调节r1?,变式训练,图635,答案较小调节r1使其变小,例2如图636所示，图甲为热敏电阻的rt图像，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e6v，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。,考点二温度报警器电路分析,图636,(1)应该把恒温箱内的加热器接在_端(选填“ab”或“cd”)；(2)如果要使恒温箱内的温度保持100，可变电阻r的值应调节为_。,答案(1)ab(2)100,2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637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。,变式训练,图637,解析电路图如图所示：,工作过程：闭合s，当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，k接通电炉丝加热，当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，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，又重复前述过程。答案见解析,规律总结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