201x-201x学年高中物理 6.3实验 传感器的应用 新人教版选修

1、目标定位目标定位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.第第3讲实验：传感器的应用讲实验：传感器的应用1预习导学预习导学 梳理识记点拨 2课堂讲义课堂讲义 理解深化探究3对点练习对点练习 巩固应用反馈1.斯密特触发器：当输入端电压上升到某一值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到某一值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V).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

2、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1.6 V，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0.8 V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

3、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1.6 V时，Y端会输出0.25 V的低电势，当A端电势低于0.8 V时，Y端会输出3.4 V的高电势.2.电路分析(1)电磁继电器的工作原理由

4、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

5、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( )为低电平，LED发光为高电平，LED发光为低电平，LED不发光为高电平，LED不发光图3解析解析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，

6、R1的最大电阻为51 k，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(1.6 V)，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

7、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(1.6 V)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.答案答案小低不导通导通二、温度报警器电路分析二、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52.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

8、，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解析解析常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处

9、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.答案答案R1减小升高针对训练针对训练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

10、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.答案答案见解析(2)为什么温度高时电铃会被接通？解析解析高温时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.答案答案见解析三、自动控制电路的分析与设计三、自动控制电路的分析与设计例例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

11、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8A.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.答案答案A光控开关电路分析光控开关电路分析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

12、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.答案答案见解析图自动控制电路的分析与设计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10A.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.答案答案B3.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