【创新设计】2015-2016学年高中物理 6.3 实验 传感器的应用(问题探究式)同课异构课件 新人教版选修3-2

1、第六章第六章 传感器传感器 学案学案3 实验：传感器的应用实验：传感器的应用随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器传感器的工作离不开电子电路，传感传感器传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完放大，处

2、理均是通过电子元件组成的电路来完成的成的 这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。器。实验实验1 1 光控开关光控开关1实验原理及知识准备实验原理及知识准备如图所示光控电路，用发光二极如图所示光控电路，用发光二极管管LED模仿路灯，模仿路灯，RG为光敏电阻，为光敏电阻，R1的最大电阻为的最大电阻为51 k，R2为为 330 k，试分析其工作原理，试分析其工作原理白天，光强度较大，光敏电阻白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较小，加在斯密电阻值较小，加在斯密特触发器特触发器A端的电压较低，则输出端端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光输出高电平，发光

3、二极管二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A的电压上升到某的电压上升到某个值（个值（1.6V），输出端），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发突然从高电平跳到低电平，则发光二极管光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到导通发光（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了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？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，要用由于集成电路允许通过的电流较小

4、，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路工作电路实验实验1 1 光控开关光控开关如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，电磁继电器，D为动触点，为动触点，E为静触点试分析电磁为静触点试分析电磁继电器的工作原理继电器的工作原理当线圈当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下向下运动，从而带动动触点运动，从而带动动触点D向下与向下与E接触，将工作电路接触，将工作电路接通，当线圈接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁中电流为零时，电磁铁失去

5、磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点在弹簧作用下拉起，带动触点D与与E分离，自动切断分离，自动切断工作电路工作电路试说明控制试说明控制电路的工作电路的工作原理。原理。 天较亮时，光敏电阻天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特电阻增大，斯密特触发器输入端触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端电势升高，当升高到一定值，输出端Y由由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈高电平突然

6、跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，RG阻阻值减小，斯密特触发器输入端值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定电势逐渐降低，降到一定值，输出端值，输出端 Y突然由低电平跳到高电平，则线圈突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭灭如图所示为一个如图所示为一个逻辑电平检测逻辑电平检测电路电路，A与被测点相接，若与被测点相接，若A为高电平，为高电平，LED（填（填“发光发光”或者或者“不

7、发光不发光”）；）；若若A为低电平，为低电平，LED填填“发光发光”或者或者“不发光不发光”）LED的电压小的电压小不发光不发光Y为低为低电平电平LED的电压大的电压大发光发光1 1发光发光不发光不发光Y为高为高电平电平光敏电阻在各种自动化装置中有很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多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关，如图所示为模拟电自动控制开关，如图所示为模拟电路，其中路，其中A为光敏电阻，为光敏电阻，B为电磁为电磁继电器，继电器，C为照明电路，为照明电路，D为路灯为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄，日落灯亮的效果熄，日落灯

8、亮的效果当天亮时，光敏电阻减小当天亮时，光敏电阻减小，控制回路电流增大，电，控制回路电流增大，电磁继电器磁继电器B工作，触点断开工作，触点断开，路灯熄灭，路灯熄灭夜晚降临，光敏电阻增大夜晚降临，光敏电阻增大控制回路电流减小，触控制回路电流减小，触点接通，路灯点亮点接通，路灯点亮 2 2上一节我们学习了火灾报警器，它是利用烟雾对光的上一节我们学习了火灾报警器，它是利用烟雾对光的散射作用，使火灾发出的光引起光敏电阻的阻值变化，散射作用，使火灾发出的光引起光敏电阻的阻值变化，从而达到报警的目的这种设计其敏感性是否值的怀疑，从而达到报警的目的这种设计其敏感性是否值的怀疑，你想过吗？既然发生火灾时，环境

9、温度要升高，我们能你想过吗？既然发生火灾时，环境温度要升高，我们能不能用温度传感器来做成火灾报警器呢？不能用温度传感器来做成火灾报警器呢？温度报警器的工作电路，如图所示。试分析其工作原温度报警器的工作电路，如图所示。试分析其工作原理。理。实验实验2 2 温度报警器温度报警器试分析其工作原理：试分析其工作原理：常温下，调整常温下，调整R1的阻值使斯密特触的阻值使斯密特触发器的输入端发器的输入端A处于低电平，则输出端处于低电平，则输出端Y处于高电平，无处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻阻RT阻值减小，斯密特触发器输入

10、端阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到电势升高，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，器通电，从而发出报警声，Rl的阻值不同，则报警温度不的阻值不同，则报警温度不同同实验实验2 2 温度报警器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？怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小减小R1的阻值，的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器阻值越小，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，输

11、入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高即温度越高实验实验2 2 温度报警器温度报警器温度报警器电路温度报警器电路如图所示，常温下，调整如图所示，常温下，调整_的阻值使斯密特触发的阻值使斯密特触发器的输入端器的输入端A处于低电平，则输出端处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，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，热敏电阻蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值阻值_，斯密特触发，斯密特触发器的输入端器的输入端A电势电势_，当达到某一值，当达到某一值(高电平高电平)时，其输出端由高电时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声平跳到低

12、电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声R1的阻值不同，则报警的阻值不同，则报警温度不同温度不同R1 减小减小 升高升高 3 31.如图所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作如图所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯的线圈通电，使铁芯2运运动，从而牵引排水阀的阀门排除污水以下说法中正确的是动，从而牵引排水阀的阀门排除污水以下说法中正确的是()A若输入的控制电流由若输入的控制电流由a流入，由流入，由b流出，则铁芯流出，则铁芯2中中A端为端为N极，极，B端为端为S极极B若输入的控制电流由

13、若输入的控制电流由a流入，由流入，由b流出，则铁芯流出，则铁芯2中中A端为端为S极，极，B端为端为N极极C若若a、b处输入交变电流，铁芯处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中不能被吸入线圈中D若若a、b处输入交变电流，铁芯处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中仍能被吸入线圈中铁芯被通电螺线管磁铁芯被通电螺线管磁化化2如图所示，如图所示，A是浮子，是浮子，B是金属触头，是金属触头，C为住宅为住宅楼房顶上的蓄水池，楼房顶上的蓄水池，M是是带水泵的电动机，带水泵的电动机，D是弹是弹簧，簧，E是衔铁，是衔铁，F是电磁是电磁铁，铁，S1、S2分别为触点开分别为触点开关关，S为开关，为开关，J为电为电池请利用上述材料，设池请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自计一个住宅楼房顶上的自动注水装置动注水装置(1)连接电路图；连接电路图；(2)简述其工作原理简述其工作原理(涉及涉及的元件可用字母代替的元件可用字母代替)合上开关合上开关S，当浮子上升使，当浮子上升使B接