实验 传感器的简单应用

实验十一传感器的简单应用要点归纳【实验目的】1.体会传感器在实际生活中的应用.2.了解斯密特触发器的工作特点,能够分析光控电路和温控电路的工作原理.【实验原理】1.光控开关(如图1所示)图1白天,光强度较大,光敏电阻RG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,发光二极管LED不导通;当天色暗到一定程度时,RG的阻值增大到一定值,斯密特触发器的输入端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导通发光(相当于路灯亮了),这样就达到了使路灯天明熄灭,天暗自动开启的目的.R1的阻值调高,路灯会在更暗时亮.2.温度报警器(如图2所示)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的阻值越小,则报警温度越高.图2【实验器材】斯密特触发器、光敏电阻、发光二极管(LED)、可变电阻、定值电阻、热敏电阻、蜂鸣器、集成电路实验板.【实验步骤】实验(1):光控开关①先把光敏电阻、图3发光二极管等电路元件按电路图接好(见原理图3).②调节可变电阻,使发光二极管(LED)不发光,然后减小照射到光敏电阻的光量,观察发光二极管发光的情况.③调节可变电阻R1,探究使LED发光的规律.实验(2):温度报警器①先把热敏电阻、蜂鸣器等电路元件按电路图接好(参照图3中光控开关的原理图).②调节可变电阻,使蜂鸣器不发声,然后用热水使热敏电阻的温度上升,达一定温度后就会发出警报声.③调节可变电阻R1的阻值,观察报警温度的变化.【注意事项】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工作电路.【例1】传感器是把非电学 量(如速度、温度、压力 等)的变化转换成电学量 的变化的一种元件,在自 动控制中有着相当广泛 的应用.有一种测量人的体重的电子秤,其测量部分的原理图如图4中的虚线框所示,它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成.压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa,且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示.设踏板和压杆的质量可以忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.8V,取g=10m/s2.请回答:图4典例剖析压力F/N

0250500750100012501500…电阻R/Ω300270240210180150120…(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘

A处.(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20mA,这个人的体重是

kg.解析

(1)由图表知,踏板空载时,压力传感器电阻R=300Ω,此时A中电流I=A=1.6×10-2A.(2)当电流I=20mA=20×10-3A时,压力传感器的电阻R= Ω=240Ω,对应表格中,这个人的质量为50kg.答案

(1)1.6×10-2(2)50【例2】用光敏电阻为传感器,利用以下器材:滑动变阻器、交变电源、继电器、灯泡、开关、导线等.设计安装一个白天自动关灯、夜晚自动开灯的路灯自动控制装置. (1)请写出所缺器材. (2)画出电路原理图,并简要说明其工作原理.

解析

(1)要安装这样的路灯自动控制装置,缺少以下器材和元件:光敏电阻、电池. (2)装置电路图如图所示,其工作原理简述如下:合上开关S,在白天时有光照射光敏电阻,其阻值变小,电流变大,调节滑动变阻器,使电流达到继电器的动作

电流,继电器吸动铁片开关,路灯脱离交流电源而熄灭(滑动变阻器调节好以后不再变动,也可用固定电阻代替).

到夜晚,光线变暗,光敏电阻阻值变大,电流变小,继电器的电磁铁吸铁片的力减弱,在弹簧的弹力作用下,接交流电源的开关重新闭合,灯泡又开始发光.

答案

（1）光敏电阻、电池（2）见解析1.在街旁的路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮,白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的( ) A.压敏性 B.光敏性

C.热敏性 D.三种特性都利用

解析

街旁的路灯和江海里的航标,都是利用了半导体的光敏性,夜晚电阻大,白天电阻小,控制了电路的通断.素能提升B2.如图5所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当照射光强度增大时 ( ) A.电压表的示数增大

B.R2中电流强度减小

C.小灯泡的功率增大

D.电路中的路端电压降低图5

解析

当光强度增大时,R3阻值减小,外电路电阻随R3的减小而减小,R1两端电压因干路电流增大而增大,同时内电压增大,故电路路端电压减小,而电压表的示数增大,A、D项正确;由路端电压减小,而R1两端电压增大知,R2两端电压必减小,则R2中电流减小,故B项正确;结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大,则小灯泡的功率增大,C项正确.

答案

ABCD3.一热敏电阻阻值随温度变化的图象如图6甲所示,请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路,当温度高于某一值后红色指示灯亮,而温度低于这一值时绿色指示灯亮,并且说明滑动变阻器的作用.图6

给你的器材有:如图乙所示的继电器一只(a、b为常闭触点,c、d为常开触点)、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红、绿指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干.

答案

(1)设计的电路图如下图所示. (2)此方案中滑动变阻器的作用:主要是通过调节满足对热敏电阻的要求.4.某研究性学习小组为探究热敏电阻特性而进行了 如下实验.他们分若干次向图7所示的烧杯中倒 入开水,观察不同温度下热敏电阻的阻值,并把各 次的温度值和对应的热敏电阻的阻值记录在表中.图7(1)将表格中的实验数据在给定的坐标纸上描绘出热敏电阻的阻值R随温度t变化的图象.并说明该热敏电阻的阻值随温度的升高而

(填“增大”或“减小”).测量次数t/℃R/kΩ12010.02258.53356.54455.05554.06653.37752.88852.39952.0(2)他们用该热敏电阻作为温度传感器设计了一个温度控制电路,如图8所示,请在虚线方框中正确画出斯密特触发器.图中二极管的作用是

.(3)当加在斯密特触发器输入端的电压逐渐上升到某个值(1.6V)时,输出端电压会突然从高电平跳到低电平,而当输入端的电压下降到另一个值(0.8V)时,输出端电压会从低电平跳到高电平,从而实