湖南省长郡中学高中物理 第六章 第三节 实验：传感器的应用课件 新人教版选修3-2

1、传感器的应用传感器的应用1. 斯密特触发器是具有特殊功能斯密特触发器是具有特殊功能的非门。符号的非门。符号_。 斯密特触发器斯密特触发器1. 斯密特触发器是具有特殊功能的斯密特触发器是具有特殊功能的非门。符号非门。符号_。 2.其有何特点？其有何特点？1. 斯密特触发器是具有特殊功能的斯密特触发器是具有特殊功能的非门。符号非门。符号_。 2.其有何特点？其有何特点？输入输入1.6V(高高电平电平)，输出，输出0.25V(低低电平电平)输入输入0.8V(低低电平电平)，输出，输出3.4V(高高电平电平) 斯密特触发器可以将连续变化的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模拟信号

2、转换为突变的数字信号 实验实验11：路灯光控开关实验：路灯光控开关实验图中图中LED是路灯，试分析该电路如何做是路灯，试分析该电路如何做到在天色暗时让路灯自动点亮，而在天明时到在天色暗时让路灯自动点亮，而在天明时自动熄灭？自动熄灭？工作原理工作原理 实验实验11：路灯光控开关实验：路灯光控开关实验白天，光强度较大，光敏电阻白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较电阻值较小，加在斯密特触发器小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端的电压较低，则输出端端Y输出高电平，发光二极管输出高电平，发光二极管LED不导通；当天不导通；当天色暗到一定程度时，色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯的阻值

3、增大到一定值，斯密特触发器的输入端密特触发器的输入端A的电压上升到某个值的电压上升到某个值(1.6V)，输出端，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则突然从高电平跳到低电平，则发光二极管发光二极管LED导通发光导通发光(相当于路灯亮了相当于路灯亮了)，这样，这样就达到了使路灯天明熄灭，就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的天暗自动开启的目的 工作原理工作原理 实验实验11：路灯光控开关实验：路灯光控开关实验1. 要想在天更暗时路灯才会亮，应该把要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的的阻值调大些还是调小些？为什么？阻值调大些还是调小些？为什么？应该把应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触的阻值

4、调大些，这样要使斯密特触发器的输入端发器的输入端A电压达到某个值（如电压达到某个值（如1.6V），就），就需要需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。的阻值达到更大，即天色更暗。2. 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，要用白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工作电炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路如下图所示。路如下图所示。思考与讨论思考与讨论电磁继电器的工作原理电磁继电器的工作原理 电磁继电器的工作原理电磁继电器的工作原理 当线圈当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场，吸中通电时，铁

5、芯中产生磁场，吸引衔铁引衔铁B向下运动，从而带动动触点向下运动，从而带动动触点D向下与向下与E接触，将工作电路接通，当线圈接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉在弹簧作用下拉起，带动触点起，带动触点D与与E分离，自动切断工作电路分离，自动切断工作电路 光照时，光照时，RG阻阻值值_，A为为_电平，电平，Y为为_电电平，继电器中无电流平，继电器中无电流不工作，灯泡不工作，灯泡_（填（填“亮亮”或或 “不不亮亮”），无光或弱光时，），无光或弱光时，RG阻值阻值_，A为为_电平，电平，Y为为_电平，继电器电平，继电器有电流，

6、吸引衔铁使触点接触，电路接通，有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通，灯泡灯泡_（填（填“亮亮”或或“不亮不亮”）。）。试分析其工作原理？试分析其工作原理？ 光照时，光照时，RG阻阻值值_，A为为_电平，电平，Y为为_电电平，继电器中无电流平，继电器中无电流不工作，灯泡不工作，灯泡_（填（填“亮亮”或或 “不不亮亮”），无光或弱光时，），无光或弱光时，RG阻值阻值_，A为为_电平，电平，Y为为_电平，继电器电平，继电器有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通，有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通，灯泡灯泡_（填（填“亮亮”或或“不亮不亮”）。）。试分析其工作原理？试分析其工作原理？高高不亮不亮较小较

7、小低低 光照时，光照时，RG阻阻值值_，A为为_电平，电平，Y为为_电电平，继电器中无电流平，继电器中无电流不工作，灯泡不工作，灯泡_（填（填“亮亮”或或 “不不亮亮”），无光或弱光时，），无光或弱光时，RG阻值阻值_，A为为_电平，电平，Y为为_电平，继电器电平，继电器有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通，有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通，灯泡灯泡_（填（填“亮亮”或或“不亮不亮”）。）。试分析其工作原理？试分析其工作原理？高高不亮不亮高高较大较大亮亮低低较小较小低低蜂鸣器两端的直流电压为蜂鸣器两端的直流电压为46V时会发声时会发声简述工作原理？简述工作原理？实验实验2 温度报警器温度报

8、警器工作原理工作原理 实验实验2 温度报警器温度报警器工作原理工作原理 常温下，调整常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入的阻值使斯密特触发器的输入端端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，无电处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入阻值减小，斯密特触发器输入端端A电势升高，当达到某一值电势升高，当达到某一值(高电平高电平)，其输出，其输出端由高电平跳到低端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电平，蜂鸣器通电，从而发出报警电，从而发出报警声，声，Rl的阻值不同的阻值不同,则报

9、警温度不同则报警温度不同 实验实验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？ 思考与讨论思考与讨论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？ 应减小应减小R1的阻值，的阻值，R1阻值越小，要使斯阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高阻值要求越小，即温度越高思考与讨论思考与讨论 教材教材P61T11. 某同学设计了一个加速度计，如图某同学设计了一个加速度计，如图6.2-10所所示。较重的滑块示。较重的滑块2可以在

10、光滑的框架可以在光滑的框架1中平移，滑块中平移，滑块两侧用弹簧两侧用弹簧3拉着；拉着；R为滑动变阻器，为滑动变阻器，4是滑动片，是滑动片，它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正此。这个装置实际上是一个加速度传感器。成正此。这个装置实际上是一个加速度传感器。两个电池两个电池E的电压相的电压相同。按图连接电路后，电同。按图连接电路后，电压表指针的零点调在中央，压表指针的零点调在中央，当当P端的电势高于端的电势高于Q端时，端时，指针向零点右侧偏转。指针向零点右侧偏转。 你认为他的设计在原理上可行吗你认为他的设计在原理上可行吗?将框将框架固定在运动

11、的物体上，当物体具有图示架固定在运动的物体上，当物体具有图示方向的加速度方向的加速度a时，电压表的指针将向哪个时，电压表的指针将向哪个方向偏转方向偏转?1. 该同学是依据牛顿第二定律和胡克定该同学是依据牛顿第二定律和胡克定律设计的，电路在原理上可行，当滑动片律设计的，电路在原理上可行，当滑动片P在在滑动变阻器中央时，滑动变阻器中央时，P、Q等势，电压表指针等势，电压表指针指中央零点。指中央零点。这个装置可以同时测出加速度大小和方这个装置可以同时测出加速度大小和方向，大小可通过电压表向，大小可通过电压表示数大小表示，方向可示数大小表示，方向可通过偏转方向判定。通过偏转方向判定。 当物体具有图示方

12、当物体具有图示方向的加速度向的加速度a时，滑块时，滑块2解答与说明解答与说明将向左移，带动变阻器的滑片将向左移，带动变阻器的滑片4移向中点左移向中点左方；变阻器右端电阻大，故电流流过滑动变方；变阻器右端电阻大，故电流流过滑动变阻器时电势降落大；阻器时电势降落大；Q点电势高于点电势高于P点，则指点，则指针应向零点左侧偏转。针应向零点左侧偏转。在电流大小不变在电流大小不变时，时，UQP x则，则， UQP a加速度越大，指加速度越大，指针偏转越大。针偏转越大。 教材教材P61T22. 如图如图6.2-ll所示，图甲为热敏电阻的所示，图甲为热敏电阻的R-t图象，图象，图乙为用此热敏电阻图乙为用此热敏

13、电阻R和继电器组成的一个简单恒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温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150 。当线圈。当线圈中的电流大于或等于中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。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为继电器线圈供电的电池的电动势E=6V，内阻可以，内阻可以不计。图中的不计。图中的“电源电源”是恒温箱加热器的电源。是恒温箱加热器的电源。图图6.2-ll 简单的恒温箱温控电路简单的恒温箱温控电路 (1)应该把恒温箱内的加热器接在应该把恒温箱内的加热器接在A、B端还端还是是C、D端端?(2)如果要使恒温箱内的温度保持如果要使恒温箱内的

14、温度保持100 C，可，可变电阻变电阻R 的值应调节为多少的值应调节为多少?图图6.2-ll 简单的恒温箱温控电路简单的恒温箱温控电路（1）应将加热器接在）应将加热器接在A、B端。端。（2）由甲图查出热敏电阻在）由甲图查出热敏电阻在t温温=100 C时，时，R=50 ，设，设RJ为继电器线圈的电阻。为继电器线圈的电阻。则继电器电路中电流在则继电器电路中电流在t 温温=100 C时，时，。代得数据得：。代得数据得：R =100 。JRRREI+= 解答与说明解答与说明1. 图图6.3-4是一个简单的磁控防盗报警装置。是一个简单的磁控防盗报警装置。门的上沿嵌入一小块永磁体门的上沿嵌入一小块永磁体M

15、，门框内与，门框内与M相对相对的位置嵌入干簧管的位置嵌入干簧管H，并且将干簧管接入图示的，并且将干簧管接入图示的电路。睡觉前连接好电路。睡觉前连接好电路，当盗贼开门时，电路，当盗贼开门时，蜂鸣器就会叫起来。蜂鸣器就会叫起来。请说明它的工作请说明它的工作原理，最好通过实验原理，最好通过实验模拟这个电路的工作。模拟这个电路的工作。教材教材P64T11. 门关闭时，干簧管内两个簧片被磁化而吸门关闭时，干簧管内两个簧片被磁化而吸合，使触发器合，使触发器(非门非门)的输入端为低电平，则其输的输入端为低电平，则其输出端为高电平，与电源的电压很接近。于是蜂鸣出端为高电平，与电源的电压很接近。于是蜂鸣器两端的

16、电压很小，不会发声。若盗贼将门打器两端的电压很小，不会发声。若盗贼将门打开，永磁体就远离干簧管，因而两个簧片分离，开，永磁体就远离干簧管，因而两个簧片分离，使触发器使触发器(非门非门)的输入端跳变为高电平，则其输的输入端跳变为高电平，则其输出端变为低电平。于是蜂鸣器两端达到了工作电出端变为低电平。于是蜂鸣器两端达到了工作电压，就发出叫声报警。压，就发出叫声报警。使用本节课内实验使用本节课内实验2的器材，将热敏电阻改的器材，将热敏电阻改为干簧管，再找一块小的永磁体，就可以做这个为干簧管，再找一块小的永磁体，就可以做这个实验了。实验了。解答与说明解答与说明2. 请你设计一个电热水器的控制方请你设计

17、一个电热水器的控制方案。要求水烧开时自动断电，而在水温低案。要求水烧开时自动断电，而在水温低于沸点约于沸点约10C时又自动加热。同时还要有时又自动加热。同时还要有手动开关，必要时可以在任何温度下立即手动开关，必要时可以在任何温度下立即加热。加热。教材教材P64T22. 如图如图6-18所示。所示。A为双金属片，一端固定为双金属片，一端固定在金属杆上，另一端固定与金属杆在金属杆上，另一端固定与金属杆b构成一对触构成一对触点。将它密封在玻璃罩点。将它密封在玻璃罩B内，成为温度传感器，内，成为温度传感器，浸入热水器浸入热水器C的水中，的水中，J为电磁继电器的线为电磁继电器的线圈，圈，a为该继电器的为该继电器的常开触点，常开触点，R为大功为大功率电热元件，常温下，率电热元件，常温下，双金属片双金属片A与触点与触点b接接触，继电器触点触，继电器触点a吸合，吸合，电热元件通电发热。电热元件通电发热。 解答与说明解答与说明