《苏州市实验高中2020人教版物理课件第六章传感器3实验：传感器的应用17》由会员分享，可在线阅读，更多相关《苏州市实验高中2020人教版物理课件第六章传感器3实验：传感器的应用17（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3 实验:传感器的应用,【实验目的】 1.体会传感器在生活中的实际应用。 2.了解斯密特触发器的工作特点,学会分析光控电路和温控电路的工作原理。 3.利用斯密特触发器设计光控开关电路和温度报警器电路。,【实验原理】 1.光控开关的工作原理:白天,光强度较大,光敏电阻 RG电阻值较小,加在斯密特触发器输入端A的电压较低, 则输出端Y从低电平跳到高电平(3.4 V),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,(1.6 V),输出端Y突然从高电平跳到低电平(0.25 V),则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了),这样就达
2、到了使路灯天明熄灭,天暗自动开启的目的。,2.温度报警器的工作原理:,常温下,调节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)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。,【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、5 V低压直流电源。,【实验过程】 1.光控开关: (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
3、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)用黑纸渐渐遮住光敏电阻,观察发光二极管或灯泡的状态。 (5)渐渐撤掉黑纸,观察发光二极管或灯泡的状态。,2.温度报警器: (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)将热敏电阻放入热水中,注意蜂鸣器是否发声。 (5)将热敏电阻从热水中取出,注意峰鸣器是否发声。,【实验探究】 1.斯密特触发器有何独特功能? 提示:斯密特触发器是具有特殊功能的非门,常用符号 表示。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换
4、为突变的数字信号。,2.逻辑电路中的高低电平是怎么回事? 提示:在逻辑电路中,常把电势的高低叫作电平的高低,“低电平”是指输出端处于低电势的状态,“高电平”指输出端处于高电势的状态。,3.根据光控开关的工作原理图,试探究分析要想天更暗时路灯才会点亮,应该把分压可变电阻R1的阻值调大些还是调小些? 提示:把R1的阻值调大些。因为只有当光敏电阻的阻值更大些即天更暗时,才能使它分得的电压增大,以增大触发器的输入电压,从而使输出端变为低电平,点亮路灯,从而达到天更暗时路灯才会点亮的目的。,4.根据温度报警器的工作原理图,试分析要使报警器在更高的温度下才能报警,应如何调节分压电阻R1? 提示:要使热敏电
5、阻在感测到更高的温度时才报警,应减小R1的阻值,使斯密特触发器输入端达到高电平,则热敏电阻的阻值越小,温度越高。,5.归纳常见温度报警器的类型,指出它们各自的特点。 提示:常见的温度报警器有两类,一类是单纯报警,并不切断电源,这类报警器一般都使用热敏电阻与斯密特触发器相配合。另一类是温度控制,达到设定的温度之后自动切断电源,这类温控器一般都使用热敏电阻和继电器相配合。,类型1 光控开关实验 【典例1】一路灯控制装置如图所示E=6.0 V,RG为光敏电阻,光照射RG时,RG变小。白天时,继电器J两端电压是较大还是较小?要使路灯比平时早一些时间亮起来,应如何调节R1?,【解析】由题可知,按照逻辑分
6、析法,引起电路状态变 化的原因是照射光敏电阻RG的光的强弱。白天光照 强,RG的阻值较小,R1两端的电压U1= 较大,即A点 电势较高,则Y端为低电平,继电器两端电压较小,不工 作,路灯不亮。而夜间的情形恰好相反。所以白天时,继 电器J两端电压较小。若使路灯早一些亮时,首先要明,确继电器的工作电压UJ一定,Y端电平一定,A端电平一 定,则R1两端的电压U1一定,因U1= ,则可 知要使路灯早些亮时,环境光线仍较强,RG偏小,要保 证U1一定,必须调节R1使其变小。 答案:较小 调节R1使其变小,类型2 温度报警器实验 【典例2】如图所示是一个火灾报警装置的逻辑电路图。RT是一个热敏电阻,低温时
7、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。,(1)要做到低温时电铃不响,火灾时产生高温,电铃响起,在图中虚线处应接入怎样的元件? (2)为什么温度高时电铃会被接通? (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】(1)当环境温度较低时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,所以图中虚线处的元件输入与输出相反,可见虚线处元件应是“非”门,可接入斯密特触发器。,(2)当环境温度变高时RT阻值减小,P、X之间电压降低,输入低电平时,从“非”门输出的是高电平,电铃响起。,(3)由
8、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:见解析,类型3 创新实验设计 【典例3】如图是红外线遥控接收器,甲图为遥控器, 乙图为电路,电路中G为红外线接收头OUT,LED为发光 二极管,R为电阻,阻值约为510 ,HTD为电压陶瓷喇 叭,当接收头未接收到红外线时,接收器不发声。当用 遥控器对准接收头(30 m以内)发射红外线时:,(1)会发生什么现象? (2)接收头的作用原理是什么? 【解析】(1)陶瓷喇叭发出响声,同时发光二极管被点亮闪烁。,(2)接收头G是
9、接收红外线的。当接收头接收到红外线时,接收头输入端为高电平,输出端为低电平,喇叭会响,同时二极管会发光。此实验是演示红外线能够实现远距离遥控。,【补偿训练】 一热敏电阻阻值随温度变化的图象如图甲所示。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。,器材: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、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干。,【解析】由题图甲可以看出热敏电阻的阻值随温度升 高而降低,是负温度系数的热敏电阻,设计的控制电路 如图所示。当温度低于某一值时,热敏电阻的
10、阻值较 大,流过电磁铁的电流较小,a、b为常闭触点,连接上 绿灯,绿色指示灯亮。当温度高于这一值时,热敏电阻 的阻值较小,流过电磁铁的电流较大,c、d被闭合,连,接上红灯,红色指示灯亮。滑动变阻器作限流式连接,通过调节滑动变阻器满足热敏电阻对某一温度的控制。 答案:见解析,高中物理赠送：模块复习课 专题一 电磁感应,【体系构建】,【核心速填】 1.产生条件: (1)穿过闭合回路的_发生变化。 (2)回路的部分导体做_运动。,磁通量,切割磁感线,2.感应电流方向的判断: (1)楞次定律。 感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻 碍引起感应电流的_的变化。,磁通量,(2)右手定则。 伸开右
11、手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手 掌在同一平面内,让_从掌心进入,并使拇指指 向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电 流的方向。,磁感线,3.感应电动势大小的计算: (1)E=_(单匝线圈); E=_ (n匝线圈)。 (2)E=Blv。 4.特殊情况:互感、自感、_、电磁阻尼和电磁 驱动。,涡流,模块复习课 专题二 交 变 电 流,【体系构建】,【核心速填】 1.正弦式交变电流的产生: (1)产生:闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 _转动。 (2)中性面:线圈平面_磁场,磁通量最大,感应 电动势为_。,匀速,垂直于,零,2.正弦式交变电流的描述: (1)瞬时值变化规律: e=_,i=_,u=_。 (2)周期和频率:T=_。 (3)峰值和平均值:Em= _, =_。 (4)有效值:E=_,i=_,u=_。,Emsint,Imsint,Umsint,NBS,3.特征元件: (1)电感:通_、阻交流;通低频、阻_。 (2)电容:通交流、隔_;通高频、阻_。,直流,高频,直流,低频,4.理想变压器: (1)结构:原线圈、副线圈、_。 (2)工作原理:_现象。 (3)基本规律:_= ,P输入=_。,铁心,互感,P输出,5.远距离输电: (1)功率损失:P=_。 (2)电压损失:U=_。 (3)远距离输电最经济的最佳方式:_。,I2R,IR,高压输电,
