2019-2020學年高中物理 第六章 傳感器 3 實驗 傳感器的應用課件 新人教版選修3-2.ppt

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3實驗 傳感器的應用 1 斯密特觸發(fā)器斯密特觸發(fā)器是一種特殊的非門 選填 與門 或門 或 非門 電路 當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值時 輸出端Y會突然從高電平跳到低電平 而當輸入端A的電壓下降到另一個值的時候 Y會從低電平跳到高電平 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 2 光控開關(guān)如圖所示的光控開關(guān)電路中的LED是發(fā)光二極管 填電子元件的名稱 RG是光敏電阻 填電子元件的名稱 當有較強的光照射RG時 斯密特觸發(fā)器Y端輸出高 選填 高 或 低 電平 3 溫度報警器如圖所示的溫度報警器電路中RT是熱敏電阻 填電子元件的名稱 當環(huán)境溫度較高時 蜂鳴器將發(fā)出鳴叫聲 探究突破一 實驗目的1 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 二 實驗原理1 光控開關(guān)電路分析 1 電路如圖所示 2 斯密特觸發(fā)器實質(zhì)是一個具有特殊功能的非門 當A端電勢高于1 6V時 Y端會輸出0 25V的低電勢 當A端電勢低于0 8V時 Y端會輸出3 4V的高電勢 3 電路分析 電磁繼電器的工作原理由于集成電路允許通過的電流較小 要用白熾燈泡模仿路燈 就要使用繼電器來啟閉另外的供電電路 如圖所示 圖中虛線框內(nèi)即為電磁繼電器J D為動觸點 E為靜觸點 當線圈A中通電時 鐵芯中產(chǎn)生磁場 吸引銜鐵B向下運動 從而帶動動觸點D向下與靜觸點E接觸 將工作電路接通 當線圈A中電流為零時 電磁鐵失去磁性 銜鐵B在彈簧作用下被拉起 動觸點D與靜觸點E分離 自動切斷工作電路 控制電路的原理天較亮時 光敏電阻RG阻值較小 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢較低 則輸出端Y輸出高電平 線圈中無電流 工作電路不通 天較暗時 光敏電阻RG電阻增大 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高 當升高到一定值 輸出端Y由高電平突然跳到低電平 有電流通過線圈A 電磁繼電器工作 接通工作電路 使路燈自動開啟 天明后 RG阻值減小 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢逐漸降低 降到一定值 輸出端Y突然由低電平跳到高電平 則線圈A中不再有電流 電磁繼電器自動切斷工作電路的電源 路燈熄滅 2 溫度報警器電路分析電路如圖所示 常溫下 調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平 則輸出端Y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RT阻值減小 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高 當達到某一值 高電平 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 R1的阻值不同 則報警溫度不同 三 實驗器材1 光控開關(guān)實驗 斯密特觸發(fā)器 發(fā)光二極管 二極管 繼電器 燈泡 6V 0 3A 可變電阻R1 最大阻值51k 電阻R2 330 光敏電阻 集成電路實驗板 直流電源 5V 導線若干 黑紙 2 溫度報警器實驗 斯密特觸發(fā)器 蜂鳴器 熱敏電阻 可變電阻R1 最大阻值1k 集成電路實驗板 直流電源 5V 導線若干 燒杯 盛有熱水 四 實驗步驟1 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 2 檢查各元件的連接 確保無誤 3 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) 2 溫度報警器實驗步驟 1 按照電路圖將各元件組裝到集成電路實驗板上 2 檢查各元件的連接 確保無誤 3 接通電源 調(diào)節(jié)電阻R1 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 5 將熱敏電阻從熱水中取出 注意蜂鳴器是否發(fā)聲 注意事項 1 光控開關(guān)實驗 1 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 2 二極管連入電路時 極性不能反接 否則繼電器不能正常工作 3 要想天暗時路燈才會亮 應該把R1的阻值調(diào)大些 2 溫度報警器實驗 1 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 2 要使熱敏電阻在較低的溫度時報警應增大R1的阻值 典例剖析電磁繼電器與自動控制 例題 現(xiàn)有熱敏電阻 電爐絲 電源 電磁繼電器 滑動變阻器 開關(guān)和導線若干 如圖所示 試設(shè)計一個溫控電路 要求溫度低于某一溫度時 電爐絲自動通電供熱 超過某一溫度時 又可以自動斷電 畫出電路圖并說明工作過程 解析 電路圖如圖所示 工作過程 閉合S 當溫度低于設(shè)計值時熱敏電阻阻值大 通過電磁繼電器的電流不能使它工作 K接通電爐絲加熱 當溫度達到設(shè)計值時 熱敏電阻減小到某值 通過電磁繼電器的電流達到工作電流 K斷開 電爐絲斷電 停止供熱 當溫度低于設(shè)計值 又重復前述過程 答案 見解析 設(shè)計自動控制電路時 一般按照以下的思路進行 1 根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路 控制電路由電源 開關(guān) 光敏電阻 或熱敏電阻等其他敏感元件 電磁繼電器和導線等組成 工作電路由電源 用電器 燈泡 電熱絲或其他用電器 導線等組成 這兩個電路相互獨立 又通過電磁繼電器相關(guān)聯(lián) 電磁繼電器實際上是工作電路的開關(guān) 2 分析自控電路的合理性 電路設(shè)計完成后 要對它的合理性進行分析 用光照射光敏電阻或?qū)崦綦娮杓訜?檢查工作電路的接通和斷開是否符合實際要求 例如 自控路燈電路的設(shè)計要求是白天切斷工作電路 使路燈熄滅 晚上接通工作電路 使路燈發(fā)光 1 2 3 4 1 如圖所示 某小型電磁繼電器 其中L為含鐵芯的線圈 P為可繞O點轉(zhuǎn)動的鐵片 K為彈簧 S為一對觸頭 A B C D為四個接線柱 電磁繼電器與傳感器配合 可完成自動控制的要求 其工作方式是 A A與B接信號電壓 C與D跟被控電路串聯(lián)B A與B接信號電壓 C與D跟被控電路并聯(lián)C C與D接信號電壓 A與B跟被控電路串聯(lián)D C與D接信號電壓 A與B跟被控電路并聯(lián)解析 A B接電磁繼電器的線圈 所以A B應接信號電壓 線圈電流隨信號電壓變化使電磁繼電器相吸或釋放 從而使C D接通或斷開 進而起到控制作用 故正確答案為A 答案 A 1 2 3 4 2 多選 溫度報警器的電路示意圖如圖所示 下面對此電路的分析正確的是 A 當RT的溫度升高時 其阻值減小 A端電勢降低 Y端電勢升高 蜂鳴器會發(fā)出報警聲B 當RT的溫度升高時 其阻值減小 A端電勢升高 Y端電勢降低 蜂鳴器會發(fā)出報警聲C 當增大R1時 A端電勢升高 Y端電勢降低 蜂鳴器會發(fā)出報警聲D 當增大R1時 A端電勢降低 Y端電勢升高 蜂鳴器會發(fā)出報警聲答案 BC 1 2 3 4 3 多選 如圖所示 全自動洗衣機中的排水閥是由程序控制器控制其動作的 當進行排水和脫水工序時 控制鐵芯1的線圈通電 使鐵芯2運動 從而牽引排水閥的閥門排除污水 以下說法中正確的是 A 若輸入的控制電流由a流入 由b流出 則鐵芯2中A端為N極 B端為S極B 若輸入的控制電流由a流入 由b流出 則鐵芯2中A端為S極 B端為N極C 若a b處輸入交變電流 鐵芯2不能被吸入線圈中D 若a b處輸入交變電流 鐵芯2仍能被吸入線圈中答案 AD 1 2 3 4 4 如圖所示 自動水位報警的示意圖 其中繼電器的線圈通過電流時 磁鐵吸引銜鐵1 使它與觸頭3斷開 與觸頭2接觸 若要求水位正常時綠燈亮 高出一定水位時紅燈亮 現(xiàn)有紅 綠燈泡各一個 紅燈泡應安在位置 綠燈泡應安在位置 均選填 A 或 B 解析 水位正常時 線圈中沒有電流 銜鐵1與觸頭3接觸 這時應綠燈亮 所以綠燈泡應安在A位置 當高出一定水位時 線圈中有電流 磁鐵吸引銜鐵1 使它與觸頭3斷開 與觸頭2接觸 這時應紅燈亮 所以紅燈泡應安在B位置 答案 BA