201x-201x學(xué)年高中物理 6.3實(shí)驗(yàn) 傳感器的應(yīng)用 新人教版選修

1、目標(biāo)定位目標(biāo)定位1.理解光控開(kāi)關(guān)、溫度報(bào)警器的工作原理.2.理解光控開(kāi)關(guān)、溫度報(bào)警器的靈敏度調(diào)節(jié)原理.3.會(huì)用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制設(shè)備.第第3講實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用講實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識(shí)記點(diǎn)撥 2課堂講義課堂講義 理解深化探究3對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí) 鞏固應(yīng)用反饋1.斯密特觸發(fā)器：當(dāng)輸入端電壓上升到某一值(1.6 V)時(shí)，輸出端會(huì)突然從高電平跳到低電平(0.25 V)，當(dāng)輸入端電壓下降到某一值(0.8 V)時(shí)，輸出端會(huì)從低電平跳到高電平(3.4 V).2.普通二極管：具有 .3.發(fā)光二極管：具有 ，同時(shí)還能 .單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦园l(fā)光4.光控開(kāi)關(guān)的工作原理(如圖1所示).圖

2、1甲圖：白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG阻值 ，加在斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓較低，則輸出端Y輸出 電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到1.6 V，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，天明后，RG阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)逐漸降低，降到0.8 V時(shí)，輸出端Y突然由低電平跳到高電平，二極管LED熄滅.這樣就達(dá)到了使路燈天明自動(dòng) ，天暗自動(dòng) 的目的.較小熄滅開(kāi)啟高乙圖：控制電路原理：天較亮?xí)r，光敏電阻RG阻值 ，斯密特觸發(fā)器輸入端A電壓較低，則輸出端Y輸出 ，線圈中無(wú)電流，工作電

3、路不通；天較暗時(shí)，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)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(guò)線圈，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動(dòng)開(kāi)啟；天明后，RG阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)逐漸降低，降到一定值，輸出端Y突然由低電平跳到高電平，則線圈中不再有電流，則電磁繼電器自動(dòng)切斷工作電路的電源，路燈熄滅.較小高電平一、光控開(kāi)關(guān)電路分析一、光控開(kāi)關(guān)電路分析1.斯密特觸發(fā)器實(shí)質(zhì)是一個(gè)具有特殊功能的非門(mén)，當(dāng)A端電勢(shì)高于1.6 V時(shí)，Y端會(huì)輸出0.25 V的低電勢(shì)，當(dāng)A端電勢(shì)低于0.8 V時(shí)，Y端會(huì)輸出3.4 V的高電勢(shì).2.電路分析(1)電磁繼電器的工作原理由

4、于集成電路允許通過(guò)的電流較小，要用白熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來(lái)啟閉另外的供電電路.如圖2所示，圖中虛線框內(nèi)即為電磁繼電器J，D為動(dòng)觸點(diǎn)，E為靜觸點(diǎn).當(dāng)線圈A中通電時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵B向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)D向下與靜觸點(diǎn)E接觸，將工作電路接通，當(dāng)線圈A中電流為零時(shí)，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下被拉起，動(dòng)觸點(diǎn)D與靜觸點(diǎn)E分離，自動(dòng)切斷工作電路.圖2(2)控制電路的原理天較亮?xí)r，光敏電阻RG阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)較低，則輸出端Y輸出高電平，線圈中無(wú)電流，工作電路不通；天較暗時(shí)，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)升高到一定值，輸出端Y由高電平突然

5、跳到低電平，有電流通過(guò)線圈A，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動(dòng)開(kāi)啟；天明后，RG阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)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，則電磁繼電器自動(dòng)切斷工作電路的電源，路燈熄滅.例1如圖3所示為一個(gè)邏輯電平檢測(cè)電路,A與被測(cè)點(diǎn)相,則( )為低電平，LED發(fā)光為高電平，LED發(fā)光為低電平，LED不發(fā)光為高電平，LED不發(fā)光圖3解析解析A為低電平時(shí)，Y為高電平，LED的電壓小，不發(fā)光；A為高電平時(shí)，Y為低電平，LED的電壓大，發(fā)光，故B、C正確.BC針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練1如圖4所示的光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，

6、R1的最大電阻為51 k，R2為330 .白天，光的強(qiáng)度較大，光敏電阻RG的電阻值較_，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較_，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED_(填“導(dǎo)通”或“不導(dǎo)通”)；圖4當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓上升到某個(gè)值(1.6 V)，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED_(填“導(dǎo)通”或“不導(dǎo)通”)，這樣就達(dá)到了使路燈白天熄滅，天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的.解析解析白天，光照強(qiáng)度較大，光敏電阻RG的電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平(電平指某個(gè)端點(diǎn)與“地”之間的電壓)，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一

7、定程度時(shí)，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個(gè)值(1.6 V)時(shí)，輸出端Y會(huì)突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達(dá)到了使路燈白天熄滅，天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的.答案答案小低不導(dǎo)通導(dǎo)通二、溫度報(bào)警器電路分析二、溫度報(bào)警器電路分析1.電路組成斯密特觸發(fā)器、熱敏電阻、蜂鳴器、滑動(dòng)變阻器，連接如圖5所示.圖52.工作原理常溫下，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(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平)，其輸出端由高電平跳到低電平

8、，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，R1的阻值不同，則報(bào)警溫度不同.3.報(bào)警溫度調(diào)節(jié)要使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高.例例2溫度報(bào)警器電路如圖6所示，常溫下，調(diào)整_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(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻值_，斯密特觸發(fā)器的輸入端A電勢(shì)_，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平)時(shí)，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲.R1的阻值不同，則報(bào)警溫度不同.圖6解析解析常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處

9、于低電平，則輸出端Y處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平)時(shí)，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出警報(bào)聲，R1的阻值不同，報(bào)警溫度不同.答案答案R1減小升高針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練2如圖7所示，是一個(gè)火警報(bào)警裝置的邏輯電路圖.RT是一個(gè)熱敏電阻，低溫時(shí)電阻值很大，高溫時(shí)電阻值很小，R是一個(gè)阻值較小的分壓電阻.圖7(1)要做到低溫時(shí)電鈴不響，火警時(shí)產(chǎn)生高溫，電鈴響起，在圖中虛線處應(yīng)接入怎樣的元件？解析解析溫度較低時(shí)RT的阻值很大，R比RT小得多，因此P、X之間電壓較大.要求此時(shí)電鈴不響，表明輸出給電

10、鈴的電壓應(yīng)該較小，輸入與輸出相反，可見(jiàn)虛線處元件應(yīng)是“非”門(mén).答案答案見(jiàn)解析(2)為什么溫度高時(shí)電鈴會(huì)被接通？解析解析高溫時(shí)RT的阻值減小，P、X之間電壓降低，輸入低電壓時(shí)，從“非”門(mén)輸出的是高電壓，電鈴響起.答案答案見(jiàn)解析(3)為了提高該電路的靈敏度，即報(bào)警溫度調(diào)得稍低些，R的值應(yīng)大一些還是小一些？解析解析由前面分析可知，若R較大，由于它的分壓作用，RT兩端的電壓降低，則外界溫度不太高時(shí)，就能使P、X之間電壓降到低電壓輸入，電鈴就能發(fā)聲，因此R較大時(shí)，反應(yīng)較靈敏.答案答案見(jiàn)解析三、自動(dòng)控制電路的分析與設(shè)計(jì)三、自動(dòng)控制電路的分析與設(shè)計(jì)例例3如圖8所示，某小型電磁繼電器，其中L為含鐵芯的線圈.P

11、為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵片，K為彈簧，S為一對(duì)觸頭，A、B、C、D為四個(gè)接線柱.電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動(dòng)控制的要求，其工作方式是()圖8A.A與B接信號(hào)電壓，C與D跟被控電路串聯(lián)B.A與B接信號(hào)電壓，C與D跟被控電路并聯(lián)C.C與D接信號(hào)電壓，A與B跟被控電路串聯(lián)D.C與D接信號(hào)電壓，A與B跟被控電路并聯(lián)解析解析A、B接電磁繼電器的線圈，所以A、B應(yīng)接信號(hào)電壓，線圈電流隨信號(hào)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(kāi)，進(jìn)而起到控制作用，故正確答案為A.答案答案A光控開(kāi)關(guān)電路分析光控開(kāi)關(guān)電路分析1.光敏電阻在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，其中就可用于街道路燈的自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，如圖9所示

12、為模擬電路，其中A為光敏電阻，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈，請(qǐng)連成正確的電路，達(dá)到日出燈熄、日落燈亮的效果.圖9解析解析電路連接如圖所示.當(dāng)天亮?xí)r，光線照射光敏電阻A，其阻值迅速減小，控制回路電流增大，電磁繼電器B工作，吸下銜鐵使觸點(diǎn)斷開(kāi)，路燈熄滅.當(dāng)夜晚降臨，光線變暗，光敏電阻A的阻值增大，控制回路電流減小，彈簧將銜鐵拉起，觸點(diǎn)接通，路燈點(diǎn)亮.答案答案見(jiàn)解析圖自動(dòng)控制電路的分析與設(shè)計(jì)自動(dòng)控制電路的分析與設(shè)計(jì)2.某儀器內(nèi)部電路如圖10所示，其中M是一個(gè)質(zhì)量較大的金屬塊，左、右兩端分別與金屬絲制作的彈簧相連，并套在光滑水平細(xì)桿上，a、b、c三塊金屬片間隙很小(b固定在金屬塊上)，當(dāng)金屬塊處于平衡狀態(tài)時(shí)，兩根彈簧均處于原長(zhǎng)狀態(tài)，若將該儀器固定在一輛汽車(chē)上，下列說(shuō)法中正確的是()圖10A.當(dāng)汽車(chē)加速前進(jìn)時(shí)，甲燈亮B.當(dāng)汽車(chē)加速前進(jìn)時(shí)，乙燈亮C.當(dāng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，乙燈亮D.當(dāng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，甲、乙兩燈均不亮解析解析當(dāng)汽車(chē)向右加速時(shí)，M向左移動(dòng)，與a接觸，乙燈亮；當(dāng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，M向右移動(dòng)，與c接觸，甲燈亮.答案答案B3.如圖11所示是自動(dòng)水位報(bào)警的示意圖，其中繼電器的線圈通過(guò)電流時(shí)，磁鐵吸引