實驗 傳感器的簡單應用

實驗十一傳感器的簡單應用要點歸納【實驗目的】1.體會傳感器在實際生活中的應用.2.了解斯密特觸發(fā)器的工作特點,能夠分析光控電路和溫控電路的工作原理.【實驗原理】1.光控開關(如圖1所示)圖1白天,光強度較大,光敏電阻RG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,發(fā)光二極管LED不導通;當天色暗到一定程度時,RG的阻值增大到一定值,斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個值(1.6V),輸出端Y突然從高電平跳到低電平,則發(fā)光二極管LED導通發(fā)光(相當于路燈亮了),這樣就達到了使路燈天明熄滅,天暗自動開啟的目的.R1的阻值調高,路燈會在更暗時亮.2.溫度報警器(如圖2所示)常溫下,調整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的阻值越小,則報警溫度越高.圖2【實驗器材】斯密特觸發(fā)器、光敏電阻、發(fā)光二極管(LED)、可變電阻、定值電阻、熱敏電阻、蜂鳴器、集成電路實驗板.【實驗步驟】實驗(1):光控開關①先把光敏電阻、圖3發(fā)光二極管等電路元件按電路圖接好(見原理圖3).②調節(jié)可變電阻,使發(fā)光二極管(LED)不發(fā)光,然后減小照射到光敏電阻的光量,觀察發(fā)光二極管發(fā)光的情況.③調節(jié)可變電阻R1,探究使LED發(fā)光的規(guī)律.實驗(2):溫度報警器①先把熱敏電阻、蜂鳴器等電路元件按電路圖接好(參照圖3中光控開關的原理圖).②調節(jié)可變電阻,使蜂鳴器不發(fā)聲,然后用熱水使熱敏電阻的溫度上升,達一定溫度后就會發(fā)出警報聲.③調節(jié)可變電阻R1的阻值,觀察報警溫度的變化.【注意事項】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電路.【例1】傳感器是把非電學 量(如速度、溫度、壓力 等)的變化轉換成電學量 的變化的一種元件,在自 動控制中有著相當廣泛 的應用.有一種測量人的體重的電子秤,其測量部分的原理圖如圖4中的虛線框所示,它主要由壓力傳感器R(電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)和顯示體重大小的儀表A(實質是理想的電流表)組成.壓力傳感器表面能承受的最大壓強為1×107Pa,且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關系如下表所示.設踏板和壓桿的質量可以忽略不計,接通電源后,壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8V,取g=10m/s2.請回答:圖4典例剖析壓力F/N

0250500750100012501500…電阻R/Ω300270240210180150120…(1)該秤零起點(即踏板空載時)的刻度線應標在電流表刻度盤

A處.(2)如果某人站在該秤踏板上,電流表刻度盤的示數為20mA,這個人的體重是

kg.解析

(1)由圖表知,踏板空載時,壓力傳感器電阻R=300Ω,此時A中電流I=A=1.6×10-2A.(2)當電流I=20mA=20×10-3A時,壓力傳感器的電阻R= Ω=240Ω,對應表格中,這個人的質量為50kg.答案

(1)1.6×10-2(2)50【例2】用光敏電阻為傳感器,利用以下器材:滑動變阻器、交變電源、繼電器、燈泡、開關、導線等.設計安裝一個白天自動關燈、夜晚自動開燈的路燈自動控制裝置. (1)請寫出所缺器材. (2)畫出電路原理圖,并簡要說明其工作原理.

解析

(1)要安裝這樣的路燈自動控制裝置,缺少以下器材和元件:光敏電阻、電池. (2)裝置電路圖如圖所示,其工作原理簡述如下:合上開關S,在白天時有光照射光敏電阻,其阻值變小,電流變大,調節(jié)滑動變阻器,使電流達到繼電器的動作

電流,繼電器吸動鐵片開關,路燈脫離交流電源而熄滅(滑動變阻器調節(jié)好以后不再變動,也可用固定電阻代替).

到夜晚,光線變暗,光敏電阻阻值變大,電流變小,繼電器的電磁鐵吸鐵片的力減弱,在彈簧的彈力作用下,接交流電源的開關重新閉合,燈泡又開始發(fā)光.

答案

（1）光敏電阻、電池（2）見解析1.在街旁的路燈,江海里的航標都要求在夜晚亮,白天熄,利用半導體的電學特性制成了自動點亮、熄滅的裝置,實現了自動控制,這是利用半導體的( ) A.壓敏性 B.光敏性

C.熱敏性 D.三種特性都利用

解析

街旁的路燈和江海里的航標,都是利用了半導體的光敏性,夜晚電阻大,白天電阻小,控制了電路的通斷.素能提升B2.如圖5所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當照射光強度增大時 ( ) A.電壓表的示數增大

B.R2中電流強度減小

C.小燈泡的功率增大

D.電路中的路端電壓降低圖5

解析

當光強度增大時,R3阻值減小,外電路電阻隨R3的減小而減小,R1兩端電壓因干路電流增大而增大,同時內電壓增大,故電路路端電壓減小,而電壓表的示數增大,A、D項正確;由路端電壓減小,而R1兩端電壓增大知,R2兩端電壓必減小,則R2中電流減小,故B項正確;結合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大,則小燈泡的功率增大,C項正確.

答案

ABCD3.一熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖象如圖6甲所示,請應用這一熱敏電阻自行設計一控制電路,當溫度高于某一值后紅色指示燈亮,而溫度低于這一值時綠色指示燈亮,并且說明滑動變阻器的作用.圖6

給你的器材有:如圖乙所示的繼電器一只(a、b為常閉觸點,c、d為常開觸點)、熱敏電阻一只、滑動變阻器一只、紅、綠指示燈各一個、兩個獨立的電池組、開關兩個、導線若干.

答案

(1)設計的電路圖如下圖所示. (2)此方案中滑動變阻器的作用:主要是通過調節(jié)滿足對熱敏電阻的要求.4.某研究性學習小組為探究熱敏電阻特性而進行了 如下實驗.他們分若干次向圖7所示的燒杯中倒 入開水,觀察不同溫度下熱敏電阻的阻值,并把各 次的溫度值和對應的熱敏電阻的阻值記錄在表中.圖7(1)將表格中的實驗數據在給定的坐標紙上描繪出熱敏電阻的阻值R隨溫度t變化的圖象.并說明該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而

(填“增大”或“減小”).測量次數t/℃R/kΩ12010.02258.53356.54455.05554.06653.37752.88852.39952.0(2)他們用該熱敏電阻作為溫度傳感器設計了一個溫度控制電路,如圖8所示,請在虛線方框中正確畫出斯密特觸發(fā)器.圖中二極管的作用是

.(3)當加在斯密特觸發(fā)器輸入端的電壓逐漸上升到某個值(1.6V)時,輸出端電壓會突然從高電平跳到低電平,而當輸入端的電壓下降到另一個值(0.8V)時,輸出端電壓會從低電平跳到高電平,從而實