導學案 實驗：傳感器的應用

實驗:傳感器的應用導學案1.讓學生練習電子電路的組裝,獲得對自動控制電路設計的感性認識。2.識別各種晶體管、邏輯集成電路塊、集成電路實驗板,知道各種元器件的性能和引腳關(guān)系。3.了解光控開關(guān)電路及控制原理,會組裝光控開關(guān)。4.了解溫度報警器及控制原理,會組裝溫度報警器。1.斯密特觸發(fā)器斯密特觸發(fā)器是一種特殊的①(填“‘與’門”“‘或’門”或“‘非’門”)電路,如圖所示。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②的模擬信號轉(zhuǎn)換為③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④(填電子元件的名稱),RG是⑤(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⑥(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⑦(填電子元件的名稱),當環(huán)境溫度較高時,蜂鳴器將⑧。

主題1:三種邏輯關(guān)系《選修3-1》中我們學習了門電路知識,如圖所示的三種邏輯電路分別是什么邏輯關(guān)系?主題2:繼電器(重點探究)繼電器是實現(xiàn)當輸入量(激勵量)的變化達到規(guī)定要求時,在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化的一種元件。圖示是一個通過電磁繼電器控制電動機工作的電路圖,請你簡要說說電磁繼電器的控制原理是怎樣的。主題3:光控開關(guān)閱讀教材中“實驗1光控開關(guān)”的內(nèi)容。在如圖所示的光控開關(guān)電路中,LED是模仿現(xiàn)實中的路燈,試分析其工作原理。主題4:溫度報警器閱讀教材中“實驗2溫度報警器”的內(nèi)容,溫度報警器的電路如圖所示。試分析該電路是如何做到常溫下蜂鳴器不發(fā)出報警聲,而在較高的溫度時蜂鳴器會發(fā)出報警聲。1.在圖示由基本門電路組成的電路中,能使小燈泡發(fā)光的是()。2.圖示是溫度報警器電路示意圖,RT為負溫度系數(shù)的熱敏電阻,下列關(guān)于對此電路的分析正確的是()。A.當RT的溫度升高時,RT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,RT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3.圖示是一種延時開關(guān),當S1閉合時,電磁鐵F將銜鐵D吸下,C線路接通,當S1斷開時,由于電磁感應作用,D將延遲一段時間才被釋放,則()。A.由于A線圈的電磁感應作用,才產(chǎn)生延時釋放D的作用B.由于B線圈的電磁感應作用,才產(chǎn)生延時釋放D的作用C.如果斷開B線圈的開關(guān)S2,無延時作用D.如果斷開B線圈的開關(guān)S2,延時將變長4.如圖所示,實線是某同學利用力傳感器懸掛一鉤碼在豎直方向從t1時刻由靜止開始運動時,數(shù)據(jù)采集器記錄下的力傳感器中拉力的大小變化情況。從圖中可以知道該鉤碼的重力約為N。A、B、C、D四段圖線中,鉤碼處于超重狀態(tài)的為,處于失重狀態(tài)的為。

拓展一、光電傳感器電路的設計1.給你光電管(相當于光敏電阻)、電磁繼電器、直流電源、開關(guān)、照明電路、路燈及導線,設計一個用于街道的路燈自動控制開關(guān),達到日出路燈熄,日落路燈亮的效果,并說明設計原理。拓展二、力電傳感器電路的設計2.某學生為了測量一物體的質(zhì)量,找到一個力電轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)。如圖所示,測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓,使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為0,而后在其受壓面上放一物體,即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U?，F(xiàn)有下列器材:力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個,開關(guān)及導線若干,待測物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上)。請完成對該物體質(zhì)量的測量。(1)設計一個電路,要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào),并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大,在圖中畫出完整的測量電路圖。(2)簡要說明測量步驟,求出比例系數(shù)k,并測出待測物體的質(zhì)量m。(3)請設想實驗中可能會出現(xiàn)的一個問題。參考答案課時實驗:傳感器的應用知識體系梳理①“非”門②連續(xù)變化③突變④發(fā)光二極管⑤光敏電阻⑥高⑦熱敏電阻⑧發(fā)出鳴叫聲重點難點探究主題1:甲是“與”門;乙是“或”門;丙是“非”門。主題2:控制電路開關(guān)接通時,電磁鐵中線圈有電流,電磁鐵有很強的磁性,能克服彈簧的彈力把上方的銜鐵吸引下來,使觸點接觸,電動機的工作電路接通,電動機工作?？刂齐娐烽_關(guān)斷開時,電磁鐵中線圈沒有電流,電磁鐵沒有磁性,銜鐵在彈簧的彈力作用下上升,觸點斷開,電動機的工作電路斷開,電動機停止工作。主題3:白天光強度較大,光敏電阻RG阻值較小,加在斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓較低,則輸出端Y輸出高電平,發(fā)光二極管LED不導通;當天色暗到一定程度時,RG阻值增大到一定值,斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某一值,輸出端Y突然從高電平跳到低電平,此時發(fā)光二極管LED導通發(fā)光(相當于路燈接通,處于發(fā)光狀態(tài))。這樣就實現(xiàn)了使路燈天明自動熄滅,天暗自動開啟的目的。主題4: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,負溫度系數(shù)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)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?；A智能檢測A、DB、C全新視角拓展1.見解析【解析】設計電路如圖所示,當光照加強時,光電管電阻變小,通過線圈的電流變大,電磁鐵磁性變強,把銜鐵吸下,脫離觸點,照明電路斷開,燈熄滅;當光照減弱時,光電管電阻變大,電流減小,電磁鐵磁性減弱,銜鐵被彈簧彈回,與觸點接觸,照明電路接通,燈亮。因此就可達到日出燈熄,日落燈亮的目的。2.(1)如圖所示(2)k=m=(3)見解析【解析】(1)設計電路如圖所示。(2)測量步驟與結(jié)果:①調(diào)節(jié)滑動變阻器,使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為