《2018高二物理人教版选修3-2课件：第六章 3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018高二物理人教版选修3-2课件：第六章 3（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3实验：传感器的应用,第六章传感器,1.理解光控开关、温度报警器的工作原理. 2.理解光控开关、温度报警器的灵敏度调节原理. 3.会用传感器制作简单的自动控制设备.,目标定位,二、温度报警器电路分析,三、自动控制电路的分析与设计,栏目索引,一、光控开关电路分析,对点检测 自查自纠,一、光控开关电路分析,知识梳理,1.工作原理(如图1所示). 图1 2.斯密特触发器 实质是一个具有特殊功能的非门，当A端电势高于1.6 V时，Y端会输出0.25 V的低电势，当A端电势低于0.8 V时，Y端会输出3.4 V的高电势.,3.电路分析 (1)电磁继电器的工作原理 由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽
2、灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭另外的供电电路.如图2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，吸引衔铁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在弹簧作用下被拉起，动触点D与静触点E 分离，自动切断工作电路.,图2,(2)控制电路的原理 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
3、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中不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭.,【深度思考】,如图1甲所示，要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值如何调节？,答案要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A的电压达到某个值(如1.6 V)，就需要RG的值达到更大，即天色更暗.,答案,典例精析,例1如图3所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则() A.A为低电平，LED发光 B.A为高电平，LED发光 C.A
4、为低电平，LED不发光 D.A为高电平，LED不发光,解析答案,总结提升,解析A为低电平时，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平时，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B、C正确.,图3,BC,总结提升,(1)图中“ ”叫斯密特触发器，是一种具有特殊功能 的“非”门. (2)与物理学中的电路图不同，在涉及门电路的电路图时，表示的是电路中的逻辑关系，通常不把电流的通路完整地画出来.,返回,解析答案,针对训练1如图4所示的光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51 k，R2为330 .白天，光的强度较大，光敏电阻RG的电阻值较_，加在斯密特触发器A端的电压
5、较_，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED_(填“导通”或“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，则发光二极管LED_ (填“导通”或“不导通”)，这样就达到了使路 灯白天熄灭，天暗自动开启的目的.,图4,返回,解析白天，光照强度较大，光敏电阻RG的电阻值较小，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)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平，则发光二极管L
6、ED导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的. 答案小低不导通导通,二、温度报警器电路分析,知识梳理,1.电路 如图5所示. 图5,2.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.,答案,【深度思考】,如图5所示，要使热敏电阻在感测到更高的温度时才 报警，应如何调节滑动变阻器R1?,答案要使热敏电阻在感测到更
7、高的温度时才报警， 应减小R1的阻值，R1阻值越小，加在斯密特触发器 输入端A端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高.,图5,典例精析,例2温度报警器电路如图6所示，常温下，调整_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_，斯密特触发器的输入端A电势_，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. 图6,解析答案,解析常温下，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
8、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，从而发出警报声，R1的阻值不同，报警温度不同. 答案R1减小升高,解析答案,针对训练2如图7所示，是一个火警报警装置的逻辑电路图.RT是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，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，火警时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元件？,解析温度较低时RT的阻值很大，R比RT小得多，因此P、X之间电压较大.要求此时电铃不响，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. 答案
9、见解析,图7,返回,解析答案,(2)为什么温度高时电铃会被接通？,解析高温时RT的阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起. 答案见解析,(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两端的电压降低，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声，因此R较大时，反应较灵敏. 答案见解析,三、自动控制电路的分析与设计,典例精析,例3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8所示，试设计一个温控电路.要求温度低于某一温度时
10、，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程. 图8,返回,解析答案,总结提升,总结提升,解析热敏电阻与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路. 答案电路图如图所示.工作过程：闭合开关S，当温度低于设计值时，热敏电阻的阻值较大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K接通使电炉丝加热，当温度达到设计值时，热敏电阻的阻值减小到某一值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热.当温度低于设计值时，又重复上述过程.,总结提升,返回,设计自动控制电路时，一般按照以下的思路进行： (1)根据题目给出的仪器和要求画出控制电路和工作电路 控制电路由电源、开
11、关、光敏电阻(或热敏电阻等其他敏感元件)、电磁继电器和导线等组成；工作电路由电源、用电器(灯泡、电热丝或其他用电器)、导线等组成.这两个电路相互独立，又通过电磁继电器相关联，电磁继电器实际上是工作电路的开关. (2)分析自控电路的合理性 电路设计完成后，要对它的合理性进行分析，用光照射光敏电阻或对热敏电阻加热，检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求.例如，自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路，使路灯熄灭，晚上接通工作电路，使路灯发光.,对点检测 自查自纠,1,2,3,4,1.(温度报警器电路分析)(多选)如图9是温度报警器的电路示意图，下面对此电路的分析正确的是() A.当RT的温度升高
12、时，其阻值减小，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，其阻值减小，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,BC,图9,答案,1,2,3,4,解析答案,2.(自动控制电路的分析与设计)如图10所示，某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈.P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱.电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是() A.A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联 B
13、.A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联 C.C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联 D.C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联,图10,1,2,3,4,解析A、B接电磁继电器的线圈，所以A、B应接信号电压，线圈电流随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用，故正确答案为A. 答案A,3.(自动控制电路的分析与设计)如图11所示是自动水位报警的示意 图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触.若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在_位置，绿灯泡应安在_位置(填“A”或“B”). 图
14、11,解析水位正常时，线圈中没有电流，衔铁1与触头3接触，这时应绿灯亮，所以绿灯泡应安在A位置，当高出一定水位时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，这时应红灯亮，所以红灯泡应安在B位置.,解析答案,B,A,1,2,3,4,1,2,3,4,4.(光控开关电路分析与设计)光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关，如图12所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄、日落灯亮的效果. 图12,返回,解析答案,1,2,3,4,返回,解析电路连接如图所示.当天亮时，光线照射光敏电阻A，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，电磁继电器B工作，吸下衔铁使触点断开，路灯熄灭.当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻A的阻值增大，控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮. 答案见解析图,本课结束,
