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1、自 主 学 习 基 础 知 识 3 实验 传感器的应用 合 作 探 究 重 难 疑 点 课 时 作 业 一 实验原理 1 光控开关 1 电路如图6 3 1所示 图6 3 1 2 斯密特触发器的工作原理 斯密特触发器 是一个性能特殊的非门电路 当加在它的输入端 A的电压逐渐上升到某个值 1 6 V 时 输出端Y 会突然从高电平跳到低电平 0 25 V 而当输入 端A的电压下降到另一个值 0 8 V 的时候 Y会 从低电平跳到高电平 3 4 V 3 光控开关的原理 白天 光照强度较大 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
2、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 这样就达到了使 路灯天明时自动熄灭 天暗时自动开启的目的 2 温度报警器 1 电路如图6 3 2所示 图6 3 2 2 工作原理 常温下 调节R1的阻值使斯密 特触发器输入端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的电压升高 当达到某一值 高电平 时 其输出端Y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 可以通
3、过调节 R1来调节蜂鸣器的灵敏度 二 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 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
4、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 三 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 要使蜂鸣器在更低的
5、温度时报警 应该把R1的阻值调大些 实验探究一 光控电路的分析 如图6 3 3是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内灯的示 意图 试说明其工作原理 图6 3 3 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不再有电流 则电磁继电器自
6、动切断工作电路的电源 路灯熄灭 答案 见解析 分析有关电磁继电器的问题时 弄清电路结 构 知道哪一部分是控制电路 哪一部分是被控 制电路是关键 1 如图6 3 4甲所示为斯密特触发器 当加在 它的输入端A的电压逐渐上升到某个值 1 6 V 时 输出端Y会突然从高电平跳到低电平 0 25 V 而当输入端A的电压下降到另一个值的时候 0 8 V Y会从低电平跳到高电平 3 4 V 如图 6 3 4乙所示为一光控电路 用发光二极管LED模 仿路灯 RG为光敏电阻 关于斯密特触发器和光 控电路的下列说法中错误的是 图6 3 4 A 斯密特触发器的作用是将数字信号转换 为模拟信号 B 斯密特触发器是具有
7、特殊功能的非门 C 要想在天更暗时路灯才会亮 应该把R1 的阻值调大些 D 当输出端Y突然从高电平跳到低电平时 二极管发光 解析 斯密特触发器是一种特殊的非门 它把连续变化的模拟信号转换为突变的数字信 号 A项说法错误 B项说法正确 把R1的阻值调 大些 只有RG的阻值达到更大 才能使斯密特触 发器的A端电压达到某个值 1 6 V 即天更暗时才 能使路灯亮 当输出端Y突然跳到低电平时 发 光二极管导通发光 C D项说法正确 答案 A 2 多选 如图6 3 5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 触发器输入端 在天黑时路灯 发光二极管 会点 亮 下列说法正确的是
8、 图6 3 5 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 实验探究二 温控电路分析 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6 3 6 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 超过某一温度 又可以自动断电 画出
9、电路图并说明工作过程 图6 3 6 解析 热敏电阻RT与滑动变阻器及电磁 继电器构成低压控制电路 电路图如图所示 当温度低于某一值时 热敏电阻的阻值很大 流过电磁继电器的电流很小 继电器无法吸引 衔铁P K处接通 电 炉丝处于加热状态 当温度高于某一值时 热敏电阻的阻值变得很小 通过电磁继电器的电 流较大 继电器吸引衔铁P K处断开 电炉丝停 止加热 答案 见解析 3 多选 如图6 3 7是温度报警器电路示意图 下列关于此电路的分析正确的是 图6 3 7 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的温度升高时 RT减小 A端电势 升高 Y端电
10、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 由于温度升高时 RT变小 A端 电势升高而Y端电势降低 蜂鸣器发声报警 则B 项正确而A项错误 又由于RT与R1是串联关系 当R1增大时 A端电势升高而Y端电势降低 蜂鸣 器会发声报警 故C项正确而D项错误 答案 BC 4 如图6 3 8所示 1是弹簧 2是衔铁 3是 触点 4是电磁铁 5是热敏电阻 6是滑动变阻 器 7是电铃 它们组成一种温度自动报警电路 说明这种简单温度自动报警电路的工作原理 图6 3 8 解析 当热敏电阻的温度升高时 电阻 减小 电磁铁电路中电流增大 当电流达到一定 值时 电磁铁吸引衔铁下降使电铃所在电路接通 电铃发声报警 当温度下降后 热敏电阻阻值 增大 电流减小 电磁铁磁性减弱 衔铁被弹簧 拉起 电铃所在电路断开 电铃不发声 答案 见解析
