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1、3.实验：传感器的应用, 实验目的 1利用斯密特触发器设计光控开关电路和温度报警器 2提高电子技术方面的设计和制作能力, 实验原理 一、光控开关 1工作原理 白天，光强度较大，光敏电阻RG阻值较小，加在斯密特触发器输入端A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时，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亮自动熄灭，天暗自动开启的目的,2电路分析 (1)电磁继电器工作原理 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
2、电器来启闭另外的供电电路如图所示，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，吸引衔接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在弹簧作用下拉起，带动动触点D与静触点E分离，自动切断工作电路,(2)控制电路原理 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
3、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不再有电流，则电磁断电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭,二、温度报警器 1组件：斯密特触发器，热敏电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻,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 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
4、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, 实验器材 1光控开关实验：斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电器、灯泡(6 V,0.3 A)、可变电阻R1(最大阻值51 k)、电阻R2(330 )、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑纸 2温度报警器实验：斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻值1 k)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水), 实验步骤 一、光控开关实验步骤 1按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上 2检查各元件的连接，确保无误 3接通电源，调节电阻R1，使发光二极管或灯
5、泡在普通光照条件下不亮 4用黑纸逐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的状态 5逐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态,二、温度报警器实验步骤 1按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上 2检查各元件的连接，确保无误 3接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声 4用热水使热敏电阻的温度升高，注意蜂鸣器是否发声 5将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发声, 注意事项 1安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装 2光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接，否则继电器不能正常工作 3光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该把R1的阻值调大些 4温度报警器实验中，要使
6、蜂鸣器在更低的温度时报警，应该把R1的阻值调大些,现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干如图所示，试设计一个温控电路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，高于另一某温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程,解析： 电路图如图所示，闭合开关S1当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁断电器电流不能使它工作，S2接通电炉丝加热当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，S2断开，电炉丝断电，停止加热当温度低于设计值，又重复前述过程,A当RT的温度升高时，RT减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声 B当RT的温
7、度升高时，RT减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声 C当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声 D当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声,解析： 当RT温度升高时，电阻减小，A点电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，A错B对当增大R1时，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发出报警声，C对D错 答案： BC,如图为某同学设计的一个光控开关电路，LED为发光二极管，RG为光敏电阻，“”是斯密特触发器，该同学晚上进行调试，发现调节R1的大小时，可以让发光二极管有时发光，有时不发光于是该同学把“灯”调
8、亮后就休息了，结果到了第二天，天很亮了，“灯”并没有熄灭，试分析导致上述情况的原因,解析： 由题图可知，发光二极管导通发亮时，说明输出端Y为低电平，输入端A为高电平，由于晚上RG的光照条件差，RG电阻较大，要想A端为高电平，R1必须调的很大，等到了白天，RG的光照强度变大，其阻值变小，A端电势进一步升高，Y端仍为低电平，所以发光二极管不会熄灭把RG与R1调换，问题就会得到解决 答案： 见解析,【跟踪发散】 21：工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的如图所示为光控继电器的示意图，它由电源、光电管(当有光照射时，
9、在阴极K端会放出电子)、放大器、电磁继电器等几部分组成这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即变化，使机床停止工作，避免事故发生光控继电器的原理是：当光照射光电管是_,解析： 阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M，右侧电路接通，灯L亮 答案： 阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住,1传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是( ) A生物传感器 B红外传感器 C温
10、度传感器 D压力传感器 解析： 空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，C正确 答案： C,2如下图所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻A为斯密特触发器，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮，下列说法中正确的是( ) A天黑时，Y处于高电平 B天黑时，Y处于低电平 C当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮 D当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮,解析： 天黑时，RG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，输出端Y突然由高电平跳到低电平，R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，RG电阻更大时，路灯才点亮，故B、C正确 答案： BC
11、,3在制作光控电路实验中，某同学按电路图将元件安装完毕后，发现将装置置入黑暗环境中，接通电源，灯泡不发光，原因可能是( ) A二极管两极接反 B电阻R与光敏电阻位置颠倒 C电阻R阻值太小 D灯泡被断路,解析： 若二极管接反，正半周期，光敏电阻上电压几乎为零负半周期，光敏电阻上为负向电压，都无法触发晶闸管导通，所以A正确若电阻R与光敏电阻位置颠倒，则光线较强时，光敏电阻阻值小，电阻R上电压较高，晶闸管获正向电压导通；而夜晚时，光敏电阻阻值大，电阻R上电压较低，无法触发晶闸管导通，B正确若电阻R阻值太小，光敏电阻会一直获较高的正向电压使晶闸管导通，灯泡一直处于发光状态，C错误若灯泡断路时，则不会发
12、光，D正确，所以A、B、D正确 答案： ABD,4如下图所示，是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成 (1)示意图中，a端就是电源_极 (2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，_ _.,答案： (1)正极 (2)光电子射出，在电源电压作用下，加速打到A极，在电路中形成光电流经放大器放大，在线圈M、N中产生磁场，当达到一定值时，电磁铁将吸引衔铁左移,5为设计一个白天自动关灯，黑夜自动开灯的装置，可供选择的仪器如下：光敏电阻、继电器、电池、交流电源、开关、导线和灯泡等 (1)如下图所示已画好部分电路，请补画完原理电路图,(2)在
13、以下原理电路工作时，说法正确的是( ) A光敏电阻受光照，电阻变小继电器工作 B光敏电阻受光照，电阻变小继电器不工作 C继电器工作时，照明电路闭合，电灯亮 D继电器不工作时，照明电路闭合，电灯亮 解析： (1)如下图所示(2)有光照时，光敏电阻阻值变小，电路电流变大，线圈磁性增强，将G处动触片吸过来，G与H断开，电路停止工作；无光照射时，光敏电阻阻值增大，电路电流减小，线圈磁性减弱，G与H接触灯亮,解析： (2)若R的值大，由于它的分压作用，使RT两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使PX之间电压降到低电压输入，而当A的电压降低到某一值时，Y会由低电平跳到高电平，加在电铃两端的电压变大，电铃响起 答案： (1)热敏电阻的温度上升，RT变小，A的电压低到某一值时，Y会由低电平跳到高电平，加在电铃两端的电压变大，电铃响起 (2)R的值应大一些,
