3　实验：传感器的应用

1、第六章传感器,同步导学方案,课后强化演练,第3节实验：传感器的应用,光控开关 1实验目的 了解光控开关电路及控制原理，练习组装光控开关,2实验器材 斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电器、灯泡(6 V,0.3 A)、可变电阻R1(最大阻值51 k)、电阻R2(330 )、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑纸,3实验原理 (1)电路如图所示,(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(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值(0.8 V)的时候，Y

2、会从低电平跳到高电平(3.4 V),(3)光控开关的原理：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1.6 V，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,4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

3、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,5实验注意事项 (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)要想天暗时路灯不会亮，应该把R1的阻值调大些,6装置的调整 要想在天更暗时路灯才会点亮，应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值(如1.6 V)，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗 R1和RG为分压电阻，其两端电压与其电阻成正比，所以斯密特触发器A端的电压高低与两个电阻都有关系,温度报警器 1实验目的 了解温度报警器及控制原理，练习组装温度报警器 2实验

4、器材 斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻值1 k)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水),3实验原理 (1)电路如图所示,(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的电压开高，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,4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

5、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,5实验注意事项 (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)要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R1的阻值，R1的阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻要越小，即温度越高.,光控开关 如图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,【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，

6、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,【方法总结】 (1)斯密特触发器是具有特殊性能的非门，即输入端为高电平时，输出端为低电平；当输入端为低电平时，输出端为高电平 (2)导体中形成电流时，电流由高电势端流向低电势端 (3)二极管具有单向导电性，三极管具有放大电流的作用,A天暗时，Y处于高电

7、平 B天暗时，Y处于低电平 C当R1调大时，A端的电压降低，灯(发光二极管)点亮 D当R1调大时，A端的电压降低，灯(发光二极管)熄灭,解析：天暗时，RG电阻值大，A端为高电平，所以输出端Y为低电平，发光二极管导通，B选项正确将R1调大时，A端电势降低，当降到某一值时，输出端变为高电平，灯(发光二极管)熄灭，D选项正确 答案：BD,应用热敏电阻设计火警报警器 火警报警器：如图是一个火警报警装置的逻辑电路图RT是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻,(1)要做到低温时电铃不响，火灾时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元件？ (2)为什么温度高时电

8、铃会被接通？ (3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？,【分析】,【解析】(1)温度较低时RT的阻值很大，R比RT小得多，因此P、X之间电压较大要求此时电铃不发声，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门 (2)当高温时RT阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电平时，从“非”门输出是高电平，电铃响起 (3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，RT两端的电压不太高，即外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压，输入低电平，电铃就能发声因此R越大，电路灵敏度越高 【答案】见解析,【方法总结】 把热敏电阻与斯密特触发

9、器连成电路可制成温度报警器传感器通过敏感元件来感受被测量，输出量与被测量成确定关系；再通过转换元件把敏感元件的输出转换成电学量信号，最后借助于转换电路把电学量信号转换为便于处理、显示、记录或控制的量，输送给控制电路，完成电路的自动控制,如图所示的图中1是弹簧，2是衔铁，3是触点，4是电磁铁，5是热敏电阻，6是滑动变阻器，7是电铃，它们组成一种温度自动报警电路，试说明这种简单温度自动报警电路的工作原理,解析：当热敏电阻温度升高到一定值时，电磁铁电路中的电流增大，电磁铁吸引衔铁使电铃电路闭合，电铃响并报警；当温度下降后，电阻增大，电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁被弹簧拉起，电铃电路断开，电铃不发声 答案：见解析,自动控制装置的分析及设计 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所示，试设计一个温控电路要求温度低于某一值时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程,【分析】热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成控制电路 【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，通过电磁继电器电流不能吸合衔铁，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某值，K断开，电炉丝断电，停止供热当温度低于