高中物理 6.3实验 传感器的应用课件 新人教版选修32.ppt

目标定位1 理解光控开关 温度报警器的工作原理 2 理解光控开关 温度报警器的灵敏度调节原理 3 会用传感器制作简单的自动控制设备 第3讲实验 传感器的应用 1 斯密特触发器 当输入端电压上升到某一值 1 6v 时 输出端会突然从高电平跳到低电平 0 25v 当输入端电压下降到某一值 0 8v 时 输出端会从低电平跳到高电平 3 4v 2 普通二极管 具有 3 发光二极管 具有 同时还能 单向导电性 单向导电性 发光 4 光控开关的工作原理 如图1所示 图1 甲图 白天 光强度较大 光敏电阻rg阻值 加在斯密特触发器输入端a的电压较低 则输出端y输出电平 发光二极管led不导通 当天色暗到一定程度时 rg阻值增大到一定值 斯密特触发器的输入端a的电压上升到1 6v 输出端y突然从高电平跳到低电平 则发光二极管led导通发光 相当于路灯亮了 天明后 rg阻值减小 斯密特触发器输入端a电势逐渐降低 降到0 8v时 输出端y突然由低电平跳到高电平 二极管led熄灭 这样就达到了使路灯天明自动 天暗自动的目的 较小 熄灭 开启 高 乙图 控制电路原理 天较亮时 光敏电阻rg阻值 斯密特触发器输入端a电压较低 则输出端y输出 线圈中无电流 工作电路不通 天较暗时 光敏电阻rg电阻增大 斯密特触发器输入端a电势升高 当升高到一定值 输出端y由高电平突然跳到低电平 有电流通过线圈 电磁继电器工作 接通工作电路 使路灯自动开启 天明后 rg阻值减小 斯密特触发器输入端a电势逐渐降低 降到一定值 输出端y突然由低电平跳到高电平 则线圈中不再有电流 则电磁继电器自动切断工作电路的电源 路灯熄灭 较小 高电平 一 光控开关电路分析1 斯密特触发器实质是一个具有特殊功能的非门 当a端电势高于1 6v时 y端会输出0 25v的低电势 当a端电势低于0 8v时 y端会输出3 4v的高电势 2 电路分析 1 电磁继电器的工作原理由于集成电路允许通过的电流较小 要用白炽灯泡模仿路灯 就要使用继电器来启闭另外的供电电路 如图2所示 图中虚线框内即为电磁继电器j d为动触点 e为静触点 当线圈a中通电时 铁芯中产生磁场 吸引衔铁b向下运动 从而带动动触点d向下与静触点e接触 将工作电路接通 当线圈a中电流为零时 电磁铁失去磁性 衔铁b在弹簧作用下被拉起 动触点d与静触点e分离 自动切断工作电路 图2 2 控制电路的原理天较亮时 光敏电阻rg阻值较小 斯密特触发器输入端a电势较低 则输出端y输出高电平 线圈中无电流 工作电路不通 天较暗时 光敏电阻rg电阻增大 斯密特触发器输入端a电势升高 当升高到一定值 输出端y由高电平突然跳到低电平 有电流通过线圈a 电磁继电器工作 接通工作电路 使路灯自动开启 天明后 rg阻值减小 斯密特触发器输入端a电势逐渐降低 降到一定值 输出端y突然由低电平跳到高电平 则线圈a中不再有电流 则电磁继电器自动切断工作电路的电源 路灯熄灭 例1如图3所示为一个逻辑电平检测电路 a与被测点相 则 a a为低电平 led发光b a为高电平 led发光c a为低电平 led不发光d a为高电平 led不发光 图3 解析a为低电平时 y为高电平 led的电压小 不发光 a为高电平时 y为低电平 led的电压大 发光 故b c正确 bc 针对训练1如图4所示的光控电路 用发光二极管led模仿路灯 rg为光敏电阻 r1的最大电阻为51k r2为330 白天 光的强度较大 光敏电阻rg的电阻值较 加在斯密特触发器a端的电压较 则输出端y输出高电平 发光二极管led 填 导通 或 不导通 图4 当天色暗到一定程度时 rg的阻值增大到一定值 斯密特触发器输入端a的电压上升到某个值 1 6v 输出端y突然从高电平跳到低电平 则发光二极管led 填 导通 或 不导通 这样就达到了使路灯白天熄灭 天暗自动开启的目的 解析白天 光照强度较大 光敏电阻rg的电阻值较小 加在斯密特触发器a端的电压较低 则输出端y输出高电平 电平指某个端点与 地 之间的电压 发光二极管led不导通 当天色暗到一定程度时 rg阻值增大到一定值 斯密特触发器的输入端a的电压上升到某个值 1 6v 时 输出端y会突然从高电平跳到低电平 则发光二极管led导通发光 相当于路灯亮了 这样就达到了使路灯白天熄灭 天暗自动开启的目的 答案小低不导通导通 二 温度报警器电路分析1 电路组成斯密特触发器 热敏电阻 蜂鸣器 滑动变阻器 连接如图5所示 图5 2 工作原理常温下 调整r1的阻值使斯密特触发器的输入端a处于低电平 则输出端y处于高电平 无电流通过蜂鸣器 蜂鸣器不发声 当温度升高时 热敏电阻rt阻值减小 斯密特触发器输入端a电势升高 当达到某一值 高电平 其输出端由高电平跳到低电平 蜂鸣器通电 从而发出报警声 r1的阻值不同 则报警温度不同 3 报警温度调节要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警 应减小r1的阻值 r1阻值越小 要使斯密特触发器输入端达到高电平 则热敏电阻阻值要求越小 即温度越高 例2温度报警器电路如图6所示 常温下 调整 的阻值使斯密特触发器的输入端a处于低电平 则输出端y处于高电平 无电流通过蜂鸣器 蜂鸣器不发声 当温度升高时 热敏电阻rt阻值 斯密特触发器的输入端a电势 当达到某一值 高电平 时 其输出端由高电平跳到低电平 蜂鸣器通电 从而发出报警声 r1的阻值不同 则报警温度不同 图6 解析常温下 调整r1的阻值使斯密特触发器的输入端a处于低电平 则输出端y处于高电平 无电流通过蜂鸣器 蜂鸣器不发声 当温度升高时 热敏电阻rt阻值减小 斯密特触发器输入端a电势升高 当达到某一值 高电平 时 其输出端由高电平跳到低电平 蜂鸣器通电 从而发出警报声 r1的阻值不同 报警温度不同 答案r1减小升高 针对训练2如图7所示 是一个火警报警装置的逻辑电路图 rt是一个热敏电阻 低温时电阻值很大 高温时电阻值很小 r是一个阻值较小的分压电阻 图7 1 要做到低温时电铃不响 火警时产生高温 电铃响起 在图中虚线处应接入怎样的元件 解析温度较低时rt的阻值很大 r比rt小得多 因此p x之间电压较大 要求此时电铃不响 表明输出给电铃的电压应该较小 输入与输出相反 可见虚线处元件应是 非 门 答案见解析 2 为什么温度高时电铃会被接通 解析高温时rt的阻值减小 p x之间电压降低 输入低电压时 从 非 门输出的是高电压 电铃响起 答案见解析 3 为了提高该电路的灵敏度 即报警温度调得稍低些 r的值应大一些还是小一些 解析由前面分析可知 若r较大 由于它的分压作用 rt两端的电压降低 则外界温度不太高时 就能使p x之间电压降到低电压输入 电铃就能发声 因此r较大时 反应较灵敏 答案见解析 三 自动控制电路的分析与设计例3如图8所示 某小型电磁继电器 其中l为含铁芯的线圈 p为可绕o点转动的铁片 k为弹簧 s为一对触头 a b c d为四个接线柱 电磁继电器与传感器配合 可完成自动控制的要求 其工作方式是 图8 a a与b接信号电压 c与d跟被控电路串联b a与b接信号电压 c与d跟被控电路并联c c与d接信号电压 a与b跟被控电路串联d c与d接信号电压 a与b跟被控电路并联 解析a b接电磁继电器的线圈 所以a b应接信号电压 线圈电流随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放 从而使c d接通或断开 进而起到控制作用 故正确答案为a 答案a 光控开关电路分析1 光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用 其中就可用于街道路灯的自动控制开关 如图9所示为模拟电路 其中a为光敏电阻 b为电磁继电器 c为照明电路 d为路灯 请连成正确的电路 达到日出灯熄 日落灯亮的效果 图9 解析电路连接如图所示 当天亮时 光线照射光敏电阻a 其阻值迅速减小 控制回路电流增大 电磁继电器b工作 吸下衔铁使触点断开 路灯熄灭 当夜晚降临 光线变暗 光敏电阻a的阻值增大 控制回路电流减小 弹簧将衔铁拉起 触点接通 路灯点亮 答案见解析图 自动控制电路的分析与设计2 某仪器内部电路如图10所示 其中m是一个质量较大的金属块 左 右两端分别与金属丝制作的弹簧相连 并套在光滑水平细杆上 a b c三块金属片间隙很小 b固定在金属块上 当金属块处于平衡状态时 两根弹簧均处于原长状态 若将该仪器固定在一辆汽车上 下列说法中正确的是 图10 a 当汽车加速前进时 甲灯亮b 当汽车加速前进时 乙灯亮c 当汽车刹车时 乙灯亮d 当汽车刹车时 甲 乙两灯均不亮 解析当汽车向右加速时 m向左移动 与a接触 乙灯亮 当汽车刹车时 m向右移动 与c接触 甲灯亮 答案b 3 如图11所示是自动水位报警的示意图 其中继电器的线圈通过电流时 磁铁吸引衔铁1