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1、实验:传感器的应用m实验知能清清楚楚、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。二、实验原理1. 光控开关(1)电路如图所示。+5 V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的时候(0.8 V) , Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)。(3) 光控开关的工作原理：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LE
2、D不导通；当天暗到一定程度时，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自动熄灭，天暗自动开启的目的。2. 温度报警器(1) 电路如图所示。(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，可以通过调
3、节R1来调节蜂鸣器的灵敏度。三、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Ri(最大阻 值51 k Q)电阻R2(330 Q)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Ri(最大阻值1 k Q)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水)。四、实验步骤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
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。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) 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。五、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
5、验中，要使蜂鸣器在更低的温度时报警，应该把R1的阻值调大些。常考题点“月明白白例1多选图甲表示斯密特触发器，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(0.8 V)的时候，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)。图乙为一光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，Rg为光敏电阻。下列关于斯密特触发器和光控电路的说法中正确的是()甲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特殊功能的非门C. 要想在天更暗时路灯才会亮，应该把Ri的阻值调大些D .当输出端Y突然从高电平跳到
6、低电平时，发光二极管发光思路点拨解答本题的关键：(1) 知道斯密特触发器的工作原理，了解非门电路的特点及其表示符号。(2) 明白光敏电阻Rg的阻值的大小随光照强度的增强而减小。知道二极管的单向导电性。解析斯密特触发器是一种特殊的非门，它能把连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，选项 A错误，B正确；如果把 Ri的阻值调大些，则只有 Rg的阻值达到更大值时， 才能使斯密特触发器的 A端电压达到某个值(1.6 V)，即达到天更暗时路灯才会亮的目的， 选项C正确；当输出端Y突然从高电平跳到低电平时，发光二极管导通发光， 选项D正确。答案BCD例2利用负温度系数热敏电阻制作的热敏传感器，一般体积很小
7、，可以用来测量很 小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高。(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素 不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变 (选填“大”或“小”)。(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度为20 C (如图甲所示),则25 C的刻度应在20 C的刻度的(选填“左”或“右”)侧。配有温度刻度乙4山恤仏0.2 GA(3) 为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。解析(1)因为负温度系数热敏电阻温度
8、升高时电阻减小，温度降低时，电阻增大。 故电路中电流会减小。(2) 由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 C的刻度应对应较大电流，故在20 C对应电流刻度的右侧。(3) 如图所示。配有温炭刻度-二 / -答案小右（3）见解析图例3为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用 光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱,光越强照度越大，照度单位为lx）。某光敏电阻 Rp在不同照度下的阻值如下表：照度（lx）0.20.40.60.81.01.2电阻(k Q)754028232018（1）根据表中数据，请在图（1）中给定的坐标系中描
9、绘出阻值随照度变化的曲线，并说明 阻值随照度变化的特点。图如图所示，当1、2两端所加电压上升至 2 V时，控制开关自动启动照明系统。请 利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至 1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。（不考虑控制开关对所设计电路的影响）提供的器材如下：光敏电阻Rp（符号产一，阻值见上表）；直流电源E（电动势3 V，内阻不计）;定值电阻：R1= 10 k Q, R2= 20 k Q, R3= 40 k Q限选其中之一并在图中标出）；开关S及导线若干。解析（1）如图甲所示，光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小。ixf i,z
10、照匿RpR=2 得 R=Rp2=10 k Q,故选定值电阻甲匕（2）电路原理图如图乙所示，根据串联电阻的正比分压关系，E = 3 V ,当照度降低至1.0lx时，由图线知，此时光敏电阻Rp = 20 k Q，URp= 2 V，串联电阻分压 Ur= 1 V，由 URP =答案见解析&跟踪训练扎扎实实亠一1. 如图所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为0,现用手掌挡住部分光线,表针的偏角变为 0 ，则可判断（）A.0 = 0B. 0 V 0C. 0 0D .不能确定 0和0的关系解析：选B 光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始时
11、有光照射，光敏电阻 的阻值较小，当手掌挡住部分光线时，光敏电阻的阻值增大，因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针偏角越小，所以选项B正确。A 8 C D2. 如图所示为小型电磁继电器的构造示意图， 其中L为含铁芯的线 圈，P为可绕0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（）C与D跟被控电路串联C与D跟被控电路并联A与B跟被控电路串联A与B跟被控电路并联A. A与B接信号电压,B. A与B接信号电压,C . C与D接信号电压,D . C与D接信号电压,解析：选A由题图可知 A、B是
12、电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或排斥,从而使C、D接通或断开,进而起到控制作用,正确答案为A。3. 电流传感器可以清楚地演示一些电学元件对电路中电流的影 响。如图所示，在电路中接入电感线圈，闭合开关时，计算机显示电流楼幡器的电流随时间变化的图像是 （）解析：选B当闭合开关时，通过电感线圈的电流是逐渐增大但并不是均匀增大的, 段时间后电流恒定，故选项B正确。4如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝,以下说法正确的是（）A .温度升高至74 C时,B.温度升高至74 C时,C 温度升高至78 C时,D 温度升高至78 C时
13、,70Li亮灯报警L2亮灯报警Li亮灯报警L2亮灯报警1I禹ib4 Q电源O O电源金a解析：选D 当温度低于78 C时，线圈中没有电流，此时仅灯Li亮；当温度升高到线圈中没有电流，只是灯Li亮。78 C时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮报警；温度升高至74 C 时，后，5.在制作光控电路实验中，某同学按图所示电路将元件安装完毕发现将装置置入黑暗环境中接通电源时，灯泡不发光，原因不可能-+5 VJI AA .二极管两极接反B. Ri与Rg位置颠倒C . Ri阻值太小D 灯泡被断路解析：选C 由题可知若二极管接反，光线暗时，二极管上为负向电压，无法导通,灯泡不亮，A项可能
14、；若Ri与Rg位置颠倒，则光线较暗时，Y端为高电平，二极管不导通，灯泡不发光，B项可能；若 Ri阻值太小，Y端一直为低电平，灯泡一直发光,C项不可能；灯泡断路时无法发光，D可能。6. （20i6北京高考）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。如图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力（选填“增强”或“减弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更“敏感”或“不敏感”）。相对金属解析：由R-t图像可知，热敏电阻在温度上升时电阻减小，则导电能力增强。热电阻，热敏电阻在相同的温度变化情况下电阻变化大，则热敏电阻对温度变化的响应更 敏感。答案：增强敏感7.目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关。ir?R该延时开关的简化原理如图所示。图中D是红色发光二极管（只要有很小的电流通过就能使 其发出红色亮光），R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内 S表示延时开关电路，当按 下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合，这时释放K后，延时开关S约在1 min 后断开，电灯熄灭。根据上述信息和原理图，我们可推断：按钮开关K按下前，发光二极管是 （填“发光
