高中物理 第六章第三節(jié) 實驗 傳感器的應(yīng)用課件 新人教版選修32

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1、第三節(jié)實驗：傳感器的應(yīng)用第三節(jié)實驗：傳感器的應(yīng)用第六章傳感器第六章傳感器學習目標學習目標1.了解光控開關(guān)和溫度報警器的工作原理了解光控開關(guān)和溫度報警器的工作原理2利用斯密特觸發(fā)器設(shè)計光控開關(guān)電路和溫度報警器利用斯密特觸發(fā)器設(shè)計光控開關(guān)電路和溫度報警器3練習用傳感器制作自動控制設(shè)備練習用傳感器制作自動控制設(shè)備基礎(chǔ)理論儲備基礎(chǔ)理論儲備一、一、 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?了解光控開關(guān)和溫度報警器的工作原理了解光控開關(guān)和溫度報警器的工作原理2練習用傳感器制作自動控制設(shè)備練習用傳感器制作自動控制設(shè)備二、實驗原理二、實驗原理1光控開關(guān)光控開關(guān)(1)電路如圖所示電路如圖所示(2)斯密特觸發(fā)器的工作原理：斯密特觸發(fā)器

2、是一個性能特斯密特觸發(fā)器的工作原理：斯密特觸發(fā)器是一個性能特殊的非門電路，當加在它的輸入端殊的非門電路，當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個的電壓逐漸上升到某個值值(1.6 V)時，輸出端時，輸出端Y會突然從高電平跳到低電平會突然從高電平跳到低電平(0.25 V)，而當輸入端而當輸入端A的電壓下降到另一個值的電壓下降到另一個值(0.8 V)的時候，的時候，Y會從會從低電平跳到高電平低電平跳到高電平(3.4 V)(3)光控開關(guān)的原理：白天，光照強度較大，光敏電阻光控開關(guān)的原理：白天，光照強度較大，光敏電阻RG阻阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器輸入端值較小，加在斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓較低，則輸出端

3、的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當天暗到一定程度不導(dǎo)通；當天暗到一定程度時，時，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓的電壓上升到上升到1.6 V，輸出端，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管極管LED導(dǎo)通發(fā)光導(dǎo)通發(fā)光(相當于路燈相當于路燈)，這樣就達到了使路燈天明，這樣就達到了使路燈天明自動熄滅，天暗自動開啟的目的自動熄滅，天暗自動開啟的目的2溫度報警器溫度報警器(1)電路如圖所示電路如圖所示(2)工作原理：常溫下，調(diào)節(jié)工作原理：常溫下，調(diào)節(jié)R1的阻值使斯

4、密特觸發(fā)器輸入的阻值使斯密特觸發(fā)器輸入端端A處于低電平，則輸出端處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當溫度升高時，熱敏電阻器，蜂鳴器不發(fā)聲；當溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓升高，當達到某一值的電壓升高，當達到某一值(高電平高電平)時，其輸出端時，其輸出端Y由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲出報警聲R1的阻值不同，則報警溫度不同，可以通過調(diào)節(jié)的阻值不同，則報警溫度不同，可以通過調(diào)節(jié)R1來調(diào)節(jié)蜂鳴器的靈敏度來調(diào)節(jié)蜂鳴器的靈敏度三、實驗器

5、材三、實驗器材1光控開關(guān)實驗：光控開關(guān)實驗：斯密特觸發(fā)器、發(fā)光二極管、二極管、斯密特觸發(fā)器、發(fā)光二極管、二極管、繼電器、燈泡繼電器、燈泡(6 V,0.3 A)、可變電阻、可變電阻R1(最大阻值最大阻值51 k)、電阻電阻R2(330 )、光敏電阻、集成電路實驗板、直流電源、光敏電阻、集成電路實驗板、直流電源(5 V)、導(dǎo)線若干、黑紙、導(dǎo)線若干、黑紙2溫度報警器實驗：溫度報警器實驗：斯密特觸發(fā)器、蜂鳴器、熱敏電阻、斯密特觸發(fā)器、蜂鳴器、熱敏電阻、可變電阻可變電阻R1(最大阻值最大阻值1 k)、集成電路實驗板、直流電源、集成電路實驗板、直流電源(5 V)、導(dǎo)線若干、燒杯、導(dǎo)線若干、燒杯(盛有熱水盛

6、有熱水)四、實驗步驟四、實驗步驟1光控開關(guān)實驗步驟光控開關(guān)實驗步驟(1)按照電路圖將各元件組裝到集成電路實驗板上按照電路圖將各元件組裝到集成電路實驗板上(2)檢查各元件的連接，確保無誤檢查各元件的連接，確保無誤(3)接通電源，調(diào)節(jié)電阻接通電源，調(diào)節(jié)電阻R1，使發(fā)光二極管或燈泡在普通光，使發(fā)光二極管或燈泡在普通光照條件下不亮照條件下不亮(4)用黑紙逐漸遮住光敏電阻，觀察發(fā)光二極管或燈泡的用黑紙逐漸遮住光敏電阻，觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)狀態(tài)(5)逐漸撤掉黑紙，觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)逐漸撤掉黑紙，觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)2溫度報警器實驗步驟溫度報警器實驗步驟(1)按照電路圖將各元件組裝到集成

7、電路實驗板上按照電路圖將各元件組裝到集成電路實驗板上(2)檢查各元件的連接，確保無誤檢查各元件的連接，確保無誤(3)接通電源、調(diào)節(jié)電阻接通電源、調(diào)節(jié)電阻R1，使蜂鳴器常溫下不發(fā)聲，使蜂鳴器常溫下不發(fā)聲(4)用熱水使熱敏電阻的溫度升高，注意蜂鳴器是否發(fā)聲用熱水使熱敏電阻的溫度升高，注意蜂鳴器是否發(fā)聲(5)將熱敏電阻從熱水中取出，注意蜂鳴器是否發(fā)聲將熱敏電阻從熱水中取出，注意蜂鳴器是否發(fā)聲五、注意事項五、注意事項1安裝前，對器材進行測試，確保各元件性能良好后，再安裝前，對器材進行測試，確保各元件性能良好后，再進行安裝進行安裝2光控開關(guān)實驗中，二極管連入電路的極性不能反接，否光控開關(guān)實驗中，二極管連

8、入電路的極性不能反接，否則繼電器不能正常工作則繼電器不能正常工作3光控開關(guān)實驗中要想天更暗時光控開關(guān)實驗中要想天更暗時“路燈路燈”才會亮，應(yīng)該把才會亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些的阻值調(diào)大些4溫度報警器實驗中，要使蜂鳴器在更低的溫度時報警，溫度報警器實驗中，要使蜂鳴器在更低的溫度時報警，應(yīng)該把應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些的阻值調(diào)大些經(jīng)典例題展示經(jīng)典例題展示類型一類型一光控開關(guān)的應(yīng)用光控開關(guān)的應(yīng)用 如圖所示是用斯密特觸發(fā)器控制某宿舍樓道內(nèi)照明燈如圖所示是用斯密特觸發(fā)器控制某宿舍樓道內(nèi)照明燈的示意圖，試說明其工作原理的示意圖，試說明其工作原理【解析解析】天較亮時，光敏電阻天較亮時，光敏電阻RG阻值較小，斯密

9、特觸發(fā)阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端器輸入端A電勢較低，則輸出端電勢較低，則輸出端Y輸出高電平，線圈中無電輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通流，工作電路不通天較暗時，光敏電阻天較暗時，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電電勢升高，當升高到一定值，輸出端勢升高，當升高到一定值，輸出端Y由高電平突然跳到低電由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈平，有電流通過線圈F，電磁繼電器工作，接通工作電路，電磁繼電器工作，接通工作電路，使照明燈自動開啟使照明燈自動開啟天明后，天明后，RG阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢逐漸降低，電勢逐漸降低，

10、降到一定值，輸出端降到一定值，輸出端Y突然由低電平跳到高電平，則線圈突然由低電平跳到高電平，則線圈F不不再有電流，電磁繼電器自動切斷工作電路的電源，照明燈熄再有電流，電磁繼電器自動切斷工作電路的電源，照明燈熄滅滅【答案答案】見解析見解析【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門，它可斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門，它可以將連續(xù)變化的輸入信號變成突變的輸出信號以將連續(xù)變化的輸入信號變成突變的輸出信號. 光控開關(guān)的光控開關(guān)的敏感元件是光敏電阻，光照越強，其電阻阻值越小敏感元件是光敏電阻，光照越強，其電阻阻值越小類型二類型二溫度報警器問題溫度報警器問題 型號為型號為74LS14的集成塊里

11、面有的集成塊里面有6個非門，其引腳如圖個非門，其引腳如圖甲所示，這種非門由于性能特別，稱為斯密特觸發(fā)器當加甲所示，這種非門由于性能特別，稱為斯密特觸發(fā)器當加在它的輸入端在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值的電壓逐漸上升到某個值(1.6 V)時，輸出端時，輸出端Y會突然從高電平跳到低電平會突然從高電平跳到低電平(0.25 V)，而當輸入端，而當輸入端A的電壓的電壓下降到另一個值的時候下降到另一個值的時候(0.8 V)，Y會從低電平跳到高電平會從低電平跳到高電平(3.4 V)斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號，而這正是進行自動控制所必

12、需的突變的數(shù)字信號，而這正是進行自動控制所必需的現(xiàn)用斯密特觸發(fā)器與熱敏電阻現(xiàn)用斯密特觸發(fā)器與熱敏電阻RT組成溫度報警器，電路如圖組成溫度報警器，電路如圖乙所示，圖中蜂鳴器可以選用乙所示，圖中蜂鳴器可以選用YMD或或HMB型，它兩端的直型，它兩端的直流電壓為流電壓為4 V6 V時會發(fā)出鳴叫聲；時會發(fā)出鳴叫聲；RT為熱敏電阻，常溫下為熱敏電阻，常溫下阻值約幾百歐，溫度升高時阻值減小阻值約幾百歐，溫度升高時阻值減小R1的最大電阻可在的最大電阻可在1 k2 k間選擇間選擇接通電源后，先調(diào)節(jié)接通電源后，先調(diào)節(jié)R1使蜂鳴器在常溫下不發(fā)聲再用熱水使蜂鳴器在常溫下不發(fā)聲再用熱水使熱敏電阻的溫度上升，到達某一溫

13、度時就會發(fā)出報警聲使熱敏電阻的溫度上升，到達某一溫度時就會發(fā)出報警聲請你說明這個電路的工作原理想一想：怎樣能夠使熱敏電請你說明這個電路的工作原理想一想：怎樣能夠使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警？阻在感測到更高的溫度時才報警？【解析解析】該電路的工作原理是：常溫下，調(diào)整該電路的工作原理是：常溫下，調(diào)整R1的阻值使的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端處于低電平，則輸出端Y處于高電處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當溫度升高時，熱平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當溫度升高時，熱敏電阻敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當達電勢升高，當達到某一值到某一值(高電平高電平)時，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴時，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲，器通電，從而發(fā)出報警聲，R1的阻值不同，報警溫度不同的阻值不同，報警溫度不同要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應(yīng)減小要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應(yīng)減小R1的阻的阻值，值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達到高電平，則阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高【答案答案】見解析見解析