《物理人教选修3-2课件：6-3 实验：传感器的应用 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理人教选修3-2课件：6-3 实验：传感器的应用 .ppt（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 传感器 第3节 实验 传感器的应用 学习习目标标定位 1 理解光控开关 温度报报警器的工作原理 2 理解光控开关 温度报报警器的灵敏度调节调节 原理 3 练习练习 用传传感器制作自动动控制设备设备 课前预习 自主学习 基础知识梳理 一 光控开关实验 1 电路图如下 2 工作原理 白天 光照强度较较大 光敏电电阻RG阻值较值较 小 加在斯密特触 发发器输输入端A的电压较电压较 低 则输则输 出端Y输输出高电电平 发发光二极管 LED不导导通 当天暗到一定程度时时 RG阻值值增大到一定值值 斯密 特触发发器的输输入端A的电压电压 上升到1 6 V 输输出端Y突然从高电电平 跳到 电电平 则
2、发则发 光二极管 导导通发发光 相当于路灯 这这 样样就达到了使路灯天亮自动动熄灭灭 天暗自动动开启的目的 LED低 二 温度报警器实验 1 电路图如下 2 工作原理 常温下 调节调节 R1的阻值值使斯密特触发发器输输入端A处处于低电电 平 则输则输 出端Y处处于 电电平 无电电流通过过蜂鸣鸣器 蜂鸣鸣器不发发 声 当温度升高时时 热热敏电电阻RT阻值值 斯密特触发发器输输入 端A的电压电压 升高 当达到某一值值 高电电平 时时 其输输出端Y由高电电 平跳到 电电平 蜂鸣鸣器通电电 从而发发出报报警声 R1的阻值值不同 则报则报 警温度不同 可以通过调节过调节 R1来调节调节 蜂鸣鸣器的报报警
3、温度 高 减小 低 知识精讲 易错辨析 教材要点解读 要点一 光控开关 3 实验原理 1 电电路如图图所示 2 斯密特触发发器的工作原理 斯密特触发发器是一个性能特 殊的非门电门电 路 当加在它的输输入端A的电压电压 逐渐渐上升到某个值值 1 6 V 时时 输输出端Y会突然从高电电平跳到低电电平 0 25 V 而当 输输入端A的电压电压 下降到另一个值值 0 8 V 的时时候 Y会从低电电平跳 到高电电平 3 4 V 3 光控开关的原理 白天 光照强度较较大 光敏电电阻RG阻 值较值较 小 加在斯密特触发发器输输入端A的电压较电压较 低 则输则输 出端Y 输输出高电电平 发发光二极管LED不导
4、导通 当天暗到一定程度时时 RG阻值值增大到一定值值 斯密特触发发器的输输入端A的电压电压 上升到 1 6 V 输输出端Y突然从高电电平跳到低电电平 则发则发 光二极管LED 导导通发发光 相当于路灯 这样这样 就达到了使路灯天明自动动熄灭灭 天 暗自动动开启的目的 如图图所示是用斯密特触发发器控制某宿舍楼道内照明 灯的示意图图 试说试说 明其工作原理 例 1 解析 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
5、电流通过线圈A 电磁继电器工作 接通工作电路 使照明灯 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不 再有电流 电磁继电器自动切断工作电路的电源 照明灯熄灭 答案 见见解析 方法总结 1 斯密特触发器是具有特殊性能的非门 即输入端为高电平 时 输出端为低电平 当输入端为低电平时 输出端为高电平 2 导体中形成电流时 电流由高电势端流向低电势端 3 二极管具有单向导电性 三极管具有放大电流的作用 光敏电电阻在各种自动动化装置中有很多应应用 小柯用它设计设计 了一种 智能家居照明灯 电电路 如图图1所示 电电磁继电继电 器
6、线线圈的电电阻不计计 变式训练 1 1 1 小柯的设计设计 要求是 智能家具照明灯 在天暗时时自动动 点亮 天亮时时自动动熄灭灭 那么他选择选择 的光敏电电阻阻值值大小应应随 光照强度的增加而 2 保持光照强度不变变 闭闭合开关S后 滑片P由a端向b端移 动过动过 程中 电电流表示数I与电压电压 表示数U的关系如图图2所示 计计 算滑动变动变 阻器的最大阻值值是多少 电电源电压电压 U0不变变 解析 1 天暗时自动点亮说明此时照明电路闭合 由图可知 此时衔铁断开 电磁铁磁性减弱 进一步判断控制电路电流变小 根据欧姆定律判断电路中电阻变大 选择的光敏电阻阻值大小 应随光照强度的增加而减小 2 分
7、析电路可知 滑片位于b端时 电路为光敏电阻的简单 电路 电压表测电源的电压 由表可知电源的电动势E 12 V 当滑片位于a端时滑动变阻器与光敏电阻串联 电压表测光敏电 阻两端的电压 电流表测电路中的电流 由图象读出光敏电阻两 端的电压U光敏 2 V 电流表的示数I 0 1 A 答案 1 减小 2 100 要点二 温度报警器 2 工作原理 常温下 调节调节 R1的阻值值使斯密特触发发器输输入 端A处处于低电电平 则输则输 出端Y处处于高电电平 无电电流通过过蜂鸣鸣器 蜂鸣鸣器不发发声 当温度升高时时 热热敏电电阻RT阻值值减小 斯密 特触发发器输输入端A的电压电压 升高 当达到某一值值 高电电平
8、 时时 其输输 出端Y由高电电平跳到低电电平 蜂鸣鸣器通电电 从而发发出报报警声 R1的阻值值不同 则报则报 警温度不同 可以通过调节过调节 R1来调节调节 蜂鸣鸣 器的灵敏度 火警报报警器 如图图是一个火警报报警装置的逻辑电逻辑电 路图图 RT是一个热热敏电电阻 低温时电时电 阻值值很大 高温时电时电 阻值值 很小 R是一个阻值较值较 小的分压电压电 阻 1 要做到低温时电铃时电铃 不响 火灾时产时产 生高温 电铃电铃 响起 在图图中虚线处应线处应 接入怎样样的元件 2 为为什么温度高时电铃时电铃 会被接通 例 2 3 为为了提高该电该电 路的灵敏度 即报报警温度调调得稍低些 R 的值应值应
9、 大一些还还是小一些 分析 解析 1 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 要求此时电铃不发声 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 2 当高温时RT阻值减小 P X之间电压降低 输入低电平 时 从 非 门输出是高电平 电铃响起 3 由前面分析可知 若R较大 由于它的分压作用 RT两端 的电压不太高 即外界温度不太高时 就能使P X之间电压降到 低电压 输入低电平 电铃就能发声 因此R越大 电路灵敏度 越高 答案 见见解析 方法总结 把热敏电阻与斯密特触发器连成电路可制成温度报警器 传 感器通过敏感元件来感受被测量 输出量与被
10、测量成确定关系 再通过转换元件把敏感元件的输出转换成电学量信号 最后借助 于转换电路把电学量信号转换为便于处理 显示 记录或控制的 量 输送给控制电路 完成电路的自动控制 小明利用热热敏电电阻设计设计 了一个 过热过热 自动动 报报警电电路 如图图甲所示 将热热敏电电阻R安装在需要探测测温度的 地方 当环环境温度正常时时 继电继电 器的上触点接触 下触点分离 指示灯亮 当环环境温度超过过某一值时值时 继电继电 器的下触点接触 上触点分离 警铃铃响 图图甲中继电继电 器的供电电压电电压 U1 3 V 继电继电 器线线圈用漆包线绕线绕 成 其电电阻R0为为30 当线线圈中的电电流大 于等于50 m
11、A时时 继电继电 器的衔铁衔铁 将被吸合 警铃铃响 图图乙是热热 敏电电阻的阻值值随温度变变化的图图象 变式训练 2 1 1 由图图乙可知 当环环境温度为为40 时时 热热敏电电阻阻值为值为 当环环境温度升高时时 热热敏电电阻阻值值将 继继 电电器的磁性将 均选选填 增大 减小 或 不变变 2 图图甲中警铃铃的接线线柱C应应与接线线柱 相连连 指示 灯的接线线柱D应应与接线线柱 相连连 均选选填 A 或 B 3 图图甲中线线圈下端P的磁极是 极 选选填 N 或 S 4 请计请计 算说说明 环环境温度在什么范围围内时时 警铃报铃报 警 解析 1 分析乙图可知 热敏电阻40 对应的阻值为70 温度
12、升高时 热敏电阻阻值减小 根据欧姆定律可知 电路中 电流增大 电磁铁的磁性增大 答案 1 70 减小 增大 2 B A 3 S 4 环境温度大 于等于80 时 警铃报警 2017 茂名模拟 光敏电电阻在各种自动动化装置中有 很多应应用 其中就可用于街道路灯的自动动控制开关 如图图所示 为为模拟电拟电 路 其中A为为光敏电电阻 B为电为电 磁继电继电 器 C为为照明电电 路 D为为路灯 请连请连 成正确的电电路 达到日出灯熄 日落灯亮的 效果 要点三 自动控制装置的分析与设计 例 3 解析 分析题意可知 照明电路白天断开 则电路中电 流大 电磁铁磁性强 吸引衔铁使触点断开 照明电路夜间闭合 则电
13、路中电流小 电磁铁磁性弱 不吸引衔铁 触点接触 电 路中电流的变化要通过光敏电阻阻值的变化来控制 将光敏电阻 与电磁铁串联在一起 设计电路如图 答案 见解析 方法总结 解决与传感器有关的电路设计问题的策略 处理与传感器有关的电路设计问题时 可将整个电路分解为 1 传感器所在的信息采集部分 2 转化传输部分 这部分电路往往与直流电路的动态分析有 关 3 执行电路部分 即利用传感器传来的信息进行某种显示或 某种动作 如图图1所示 现现有热热敏电电阻R 电电炉丝丝R1 电电源E 电电磁继电继电 器 滑动变动变 阻器R2 开关S和导线导线 若干 图图2 为热为热 敏电电阻的R t图图象 继电继电 器的
14、电电阻为为100 当线线圈的电电流大 于或等于20 mA时时 继电继电 器的衔铁衔铁 被吸合 为继电为继电 器线线圈和低 压电压电 炉丝丝供电电的电电池电动势电动势 E 9 0 V 内阻不计计 变式训练 3 1 1 请请用笔划线线代替导线导线 将图图1中简单简单 恒温箱温控电电路图图 补补充完整 要求温度低于某一温度时时 电电炉丝丝自动动通电电供热热 超过过某一温度时时 又可以自动动断电电 2 如果要使恒温箱内的温度保持50 不变变 可变电变电 阻R2的 阻值应调节为值应调节为 若要使恒温箱内的温度稍微升高些 应应使可变电变电 阻R2的阻值值稍微 选选填 增大 或 减小 解析 1 温度低于某一温度时 根据热敏电阻的特性可知 热敏电阻的电阻变大 此时电炉丝自动通电供热 说明K是闭合 的 因此需要将电炉丝与K相连 如图所示 答案 1 见解析 2 260 增大 word部分 请做 课后强化演练课后强化演练 模拟考场 巩固提升 点此进入该word板块
