專題63實驗傳感器的應用-下學期高二物理完整課堂

中物理第6章傳感器人教版物理（高中）第3節(jié)實驗：傳感器的應用（高二下）課堂引入：一、實驗目的1.利用斯密特觸發(fā)器設計光控開關電路和溫度報警器。2.提高電子技術方面的設計和制作能力。實驗1光控開關1.電路如圖二、實驗原理

如圖所示光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51kΩ，R2為330kΩ，試分析其工作原理。

光控開關的原理：白天，光照強度較大，光敏電阻RG阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓低于0.8V，則輸出端Y輸出高電平3.4V，發(fā)光二極管LED不導通；當天暗到一定程度時，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1.6V，輸出端Y突然從高電平跳到低電平0.25V，則發(fā)光二極管LED導通發(fā)光(相當于路燈)，這樣就達到了使路燈天明自動熄滅，天暗自動開啟的目的。

【思考】：

要想在天更暗時路燈才會亮，應該把R1的阻值調大些還是調小些？為什么？

應把R1調大些。由實驗可知，當RG較大時，斯密特觸發(fā)器輸入端才為高電平，輸出端Y為低電平，發(fā)光二極管才發(fā)光，把R1調大，使得RG更大時才出現(xiàn)上述情況，所以當天更暗時，R1更大時，路燈才會點亮。實驗2溫度報警器1.電路如圖溫度報警器是怎么工作的？

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，Rl的阻值不同，則報警溫度不同。

【思考】：怎樣使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警？

怎樣使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警？

要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。三、實驗器材1.光控開關實驗斯密特觸發(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51kΩ)、電阻R2(330Ω)、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1kΩ)、集成電路實驗板、直流電源(5V)、導線若干、燒杯(盛有熱水)。3.幾種器材原理（1）電磁繼電器當線圈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，帶動觸點D與E分離，自動切斷工作電路。由于線圈斷電時產(chǎn)生自感電流，為避免燒毀其他元件，通常要并聯(lián)二極管。（2）發(fā)光二極管除具有單向導電性外，導電時還能發(fā)光，普通發(fā)光二極管使用磷鎵或磷砷化鎵等半導體材料制成，直接將電能轉化為光能。該類發(fā)光二極管的正向導通電壓大于1.8V。（3）斯密特觸發(fā)器①是具有特殊功能的非門。符號為②工作特點：輸入端電壓上升到1.6V（高電平），輸出端從高電平突變到低電平0.25V（低電平）；輸入端電壓下降到0.8V（低電平），輸出端從低電平突變到高電平3.4V（高電平）。③作用：模擬信號（連續(xù)變化）→數(shù)字信號（突變）四、實驗步驟1.光控開關(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(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。五、注意事項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.光控開關實驗中，二極管連入電路的極性不能反接，否則繼電器不能正常工作。3.光控開關實驗中要想天更暗時“路燈”才會亮，應該把R1的阻值調大些。4.溫度報警器實驗中，要使蜂鳴器在更低的溫度時報警，應該把R1的阻值調大些?！镜淅?】現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關和導線若干。如圖所示，試設計一個溫控電路。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，畫出電路圖說明工作過程?！痉治觥浚簾崦綦娮鑂1與滑動變阻器及電磁繼電器構成低壓控制電路?！窘馕觥浚海?）電路圖如圖所示

（2）工作過程：閉合S