遼寧省大連市高中物理-第6章-傳感器-6.3-傳課件(PPT 43頁)

1、導(dǎo) 入 新 課上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了溫度傳感器、光傳感器及其工作原理。請(qǐng)大家回憶一下我們學(xué)了哪些具體的溫度、光傳感器？第1頁，共43頁。天花板上的火災(zāi)報(bào)警器電飯鍋鼠標(biāo)器非接觸式紅外測(cè)溫儀第2頁，共43頁。 這節(jié)課我們將結(jié)合簡(jiǎn)單邏輯電路中的知識(shí)學(xué)習(xí)由門電路以及傳感器控制的電路問題。第3頁，共43頁。第三節(jié) 傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)第4頁，共43頁。 （1）知識(shí)與技能 知道二極管的單向?qū)щ娦院桶l(fā)光二極管的發(fā)光特性。 知道晶體三極管的放大特性。 掌握邏輯電路的基本知識(shí)和基本應(yīng)用。教 學(xué) 目 標(biāo)第5頁，共43頁。 （2）過程與方法 通過實(shí)驗(yàn)的方法，讓學(xué)生在組裝和調(diào)試中，更為深入地認(rèn)識(shí)傳感器的應(yīng)用。 掌握邏輯電路的基

2、本知識(shí)和基本應(yīng)用。 第6頁，共43頁。 （3）情感態(tài)度與價(jià)值觀 培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，倡導(dǎo)以創(chuàng)新為主，實(shí)踐為重的素質(zhì)教育理念。第7頁，共43頁。教學(xué)重點(diǎn)：傳感器的應(yīng)用實(shí)例。 教學(xué)難點(diǎn)：由門電路控制的傳感器的工作原理。 教學(xué)重、難點(diǎn)第8頁，共43頁。本 節(jié) 導(dǎo) 航1.實(shí)驗(yàn)1 光控開關(guān)2.實(shí)驗(yàn)2 溫度報(bào)警器第9頁，共43頁。 1.實(shí)驗(yàn)1 光控開關(guān)第10頁，共43頁。晶體管普通二極管 具有_導(dǎo)電性，在電子電路中有多種運(yùn)用，在用多用電表歐姆檔測(cè)量二極管的正向?qū)娮钑r(shí)，黑表筆應(yīng)接二極管的_極，若發(fā)現(xiàn)阻值較大，則與黑表筆接觸的是二極管的_極。 單向正負(fù)第11頁，共43頁。發(fā)光二極管 除了具有單向?qū)щ娦酝猓?/p>

3、導(dǎo)電時(shí)還能發(fā)光，用磷鎵或磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成，直接將_能轉(zhuǎn)化為_能。 電光第12頁，共43頁。發(fā)光二極管的電路圖形符號(hào)第13頁，共43頁。晶體三極管 （）晶體三極管能夠把微弱的信號(hào)_。常用的三極管是用_和_制成的，它有三個(gè)極，分別為_，_，_。放大硅鍺發(fā)射極e基極b集電極c第14頁，共43頁。 （）傳感器輸出的電流或電壓很_，用一個(gè)三極管可以放大幾十倍以至上百倍。三極管的放大作用表現(xiàn)為_的電流對(duì)_的電流起了控制作用。微弱基極b集電極c第15頁，共43頁。 三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式

4、有 PNP和NPN兩種，如圖從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。第16頁，共43頁。 發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的 PN結(jié)叫集電極?；鶇^(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)“發(fā)射”的是空穴，其移動(dòng)方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里。第17頁，共43頁。 NPN型三極管發(fā)射區(qū)發(fā)射的是自由電子，其移動(dòng)方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。第18頁，共43頁。 邏輯電路是以二進(jìn)制為原理、實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)邏輯運(yùn)算和操作的電路

5、。分組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。前者的邏輯功能與時(shí)間無關(guān)，即不具記憶和存儲(chǔ)功能，后者的操作按時(shí)間程序進(jìn)行。由于只分高、低電平，抗干擾力強(qiáng)，精度和保密性佳。廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制、通信、自動(dòng)化和儀表等方面。這里我們主要說邏輯門電路。邏輯電路第19頁，共43頁。與邏輯 對(duì)于與門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為0，則輸出端一定是0，只有當(dāng)所有輸入端輸入都同為1時(shí)，輸出才是1?；蜻壿?對(duì)于或門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為1，則輸出一定是1，反之，只有當(dāng)所有輸入端都為0時(shí)，輸出端才是0。第20頁，共43頁。非門電路 對(duì)于非門電路，當(dāng)輸入為0時(shí)，輸出總是1，當(dāng)輸入為1時(shí)，輸出反而是0，非門電路也稱反相器。第2

6、1頁，共43頁。判斷下列是什么門電路的真值表？有何特點(diǎn)？與門或門非門符號(hào)：AY1符號(hào)AYB1AYB&第22頁，共43頁。什么是電平？ 電平：在電子技術(shù)中，習(xí)慣上常用“電平”來描述邏輯電路的輸入端和輸出端的狀態(tài)。其實(shí)，電平指的是某個(gè)端點(diǎn)與“地”之間的電壓，或者說，如果以接地端的電勢(shì)為零，那么電平表示的是某個(gè)端點(diǎn)的電勢(shì)。斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。第23頁，共43頁。斯密特觸發(fā)器74LS14集成斯密特觸發(fā)器引腳圖第24頁，共43頁。 斯密特觸發(fā)器是特殊的非門電路，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個(gè)值1.6V時(shí)，輸出端Y會(huì)突然從高電平調(diào)到低電平0.25V，而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個(gè)值的

7、時(shí)候0.8V，Y會(huì)從低電平跳到高電平3.4V。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號(hào)。而這正是進(jìn)行光控所需要的。第25頁，共43頁。輸入1.6V(高電平)，輸出0.25V(低電平)。輸入0.8V(低電平)，輸出3.4V(高電平)。斯密特觸發(fā)器的特點(diǎn)第26頁，共43頁。實(shí)驗(yàn)1：模仿路燈光控實(shí)驗(yàn) 電路組成：斯密特觸發(fā)器，光敏電阻，發(fā)光二極管LED模仿路燈，滑線變阻器，定值電阻，電路。LEDR2R1RGAY+5V第27頁，共43頁。 工作原理：天明時(shí)，RG變小，流過R1的電流變大，A端輸入電壓降低到0.8V，Y會(huì)從低電平跳到高電平3.4V，LED上的電壓低于正向?qū)妷?.8V，L

8、ED不會(huì)發(fā)光，當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，RG變大，輸入端A的電壓升高到某一個(gè)值1.6V時(shí)，輸出端Y突然從高電平跳到低電平0.25V，此時(shí)加在LED上的正向電壓大于導(dǎo)通電壓1.8V，二極管LED發(fā)光。 第28頁，共43頁。 思考：要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？為什么？ 特別提醒：要想在天暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大一些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達(dá)到某個(gè)值1.6V，就需要RG的阻值達(dá)到更大，即天色更暗。 第29頁，共43頁。 在圖乙中,用白熾燈模仿路燈,為何要用到繼電器？ 乙 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工作

9、電路。第30頁，共43頁。電磁繼電器的工作原理 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在彈簧作用下拉起，帶動(dòng)觸點(diǎn)D與E分離，自動(dòng)切斷工作電路。第31頁，共43頁。工作原理圖第32頁，共43頁。J是什么？Ja是什么？ 繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”。R1RGAY+5V高壓工作電路220V第33頁，共43頁。 2.實(shí)驗(yàn)2 溫度報(bào)警器第34頁，共43頁。結(jié)構(gòu)組成 斯密特觸發(fā)器，熱敏電阻，蜂鳴器，變阻器，定值電阻。第35頁，共43頁。工作原理 常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯

10、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(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），其輸出端由高電平調(diào)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)警器溫度不同。 第36頁，共43頁。特別提示 要使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)該減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高 。第37頁，共43頁。課 堂 小 結(jié) 1.二極管的特點(diǎn)和作用:單向?qū)щ娦?發(fā)光二極管不但能單向?qū)щ娦?還能發(fā)光。 2.三極管的特點(diǎn):能放大微弱的電流。 3.斯密

11、特觸發(fā)器的特點(diǎn)和作用:觸發(fā)器其實(shí)由6個(gè)非門電路組成。 4.斯密特觸發(fā)器的應(yīng)用:光控電路,溫度報(bào)警器。 第38頁，共43頁。課 堂 練 習(xí) 1.如圖是利用光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是接收光信號(hào)的儀器，B中的主要元件是光電傳感器光敏電阻。試簡(jiǎn)要敘述自動(dòng)計(jì)數(shù)的原理。第39頁，共43頁。 解答：當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變小，供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變低；當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變高。這種高低交替變化的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理系統(tǒng)的處理，就會(huì)自動(dòng)將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能。第40頁，共43頁。 2.煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平常光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)_電阻狀態(tài)。當(dāng)有煙霧時(shí)因其對(duì)光的散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變_。與傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。高 小 第41頁，共43頁。 3.在電熨斗中裝有雙金屬片溫度傳感器，請(qǐng)簡(jiǎn)要敘述一下電熨斗如何自動(dòng)控制溫度。 解答：雙金屬片的膨脹系數(shù)不同，上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層的金屬。當(dāng)溫度變化時(shí)，由于雙金屬片的膨脹系數(shù)不同從而控制電路的通斷，以達(dá)到控制溫度的目的。