高中物理 6.3實(shí)驗(yàn) 傳感器的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2.ppt

目標(biāo)定位1 理解光控開關(guān) 溫度報(bào)警器的工作原理 2 理解光控開關(guān) 溫度報(bào)警器的靈敏度調(diào)節(jié)原理 3 會(huì)用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制設(shè)備 第3講實(shí)驗(yàn) 傳感器的應(yīng)用 1 斯密特觸發(fā)器 當(dāng)輸入端電壓上升到某一值 1 6V 時(shí) 輸出端會(huì)突然從高電平跳到低電平 0 25V 當(dāng)輸入端電壓下降到某一值 0 8V 時(shí) 輸出端會(huì)從低電平跳到高電平 3 4V 2 普通二極管 具有 3 發(fā)光二極管 具有 同時(shí)還能 單向?qū)щ娦?單向?qū)щ娦?發(fā)光 4 光控開關(guān)的工作原理 如圖1所示 圖1 甲圖 白天 光強(qiáng)度較大 光敏電阻RG阻值 加在斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓較低 則輸出端Y輸出電平 發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通 當(dāng)天色暗到一定程度時(shí) RG阻值增大到一定值 斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到1 6V 輸出端Y突然從高電平跳到低電平 則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光 相當(dāng)于路燈亮了 天明后 RG阻值減小 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)逐漸降低 降到0 8V時(shí) 輸出端Y突然由低電平跳到高電平 二極管LED熄滅 這樣就達(dá)到了使路燈天明自動(dòng) 天暗自動(dòng)的目的 較小 熄滅 開啟 高 乙圖 控制電路原理 天較亮?xí)r 光敏電阻RG阻值 斯密特觸發(fā)器輸入端A電壓較低 則輸出端Y輸出 線圈中無(wú)電流 工作電路不通 天較暗時(shí) 光敏電阻RG電阻增大 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高 當(dāng)升高到一定值 輸出端Y由高電平突然跳到低電平 有電流通過線圈 電磁繼電器工作 接通工作電路 使路燈自動(dòng)開啟 天明后 RG阻值減小 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)逐漸降低 降到一定值 輸出端Y突然由低電平跳到高電平 則線圈中不再有電流 則電磁繼電器自動(dòng)切斷工作電路的電源 路燈熄滅 較小 高電平 一 光控開關(guān)電路分析1 斯密特觸發(fā)器實(shí)質(zhì)是一個(gè)具有特殊功能的非門 當(dāng)A端電勢(shì)高于1 6V時(shí) Y端會(huì)輸出0 25V的低電勢(shì) 當(dāng)A端電勢(shì)低于0 8V時(shí) Y端會(huì)輸出3 4V的高電勢(shì) 2 電路分析 1 電磁繼電器的工作原理由于集成電路允許通過的電流較小 要用白熾燈泡模仿路燈 就要使用繼電器來啟閉另外的供電電路 如圖2所示 圖中虛線框內(nèi)即為電磁繼電器J D為動(dòng)觸點(diǎn) E為靜觸點(diǎn) 當(dāng)線圈A中通電時(shí) 鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng) 吸引銜鐵B向下運(yùn)動(dòng) 從而帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)D向下與靜觸點(diǎn)E接觸 將工作電路接通 當(dāng)線圈A中電流為零時(shí) 電磁鐵失去磁性 銜鐵B在彈簧作用下被拉起 動(dòng)觸點(diǎn)D與靜觸點(diǎn)E分離 自動(dòng)切斷工作電路 圖2 2 控制電路的原理天較亮?xí)r 光敏電阻RG阻值較小 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)較低 則輸出端Y輸出高電平 線圈中無(wú)電流 工作電路不通 天較暗時(shí) 光敏電阻RG電阻增大 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高 當(dāng)升高到一定值 輸出端Y由高電平突然跳到低電平 有電流通過線圈A 電磁繼電器工作 接通工作電路 使路燈自動(dòng)開啟 天明后 RG阻值減小 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)逐漸降低 降到一定值 輸出端Y突然由低電平跳到高電平 則線圈A中不再有電流 則電磁繼電器自動(dòng)切斷工作電路的電源 路燈熄滅 例1如圖3所示為一個(gè)邏輯電平檢測(cè)電路 A與被測(cè)點(diǎn)相 則 A A為低電平 LED發(fā)光B A為高電平 LED發(fā)光C A為低電平 LED不發(fā)光D A為高電平 LED不發(fā)光 圖3 解析A為低電平時(shí) Y為高電平 LED的電壓小 不發(fā)光 A為高電平時(shí) Y為低電平 LED的電壓大 發(fā)光 故B C正確 BC 針對(duì)訓(xùn)練1如圖4所示的光控電路 用發(fā)光二極管LED模仿路燈 RG為光敏電阻 R1的最大電阻為51k R2為330 白天 光的強(qiáng)度較大 光敏電阻RG的電阻值較 加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較 則輸出端Y輸出高電平 發(fā)光二極管LED 填 導(dǎo)通 或 不導(dǎo)通 圖4 當(dāng)天色暗到一定程度時(shí) RG的阻值增大到一定值 斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓上升到某個(gè)值 1 6V 輸出端Y突然從高電平跳到低電平 則發(fā)光二極管LED 填 導(dǎo)通 或 不導(dǎo)通 這樣就達(dá)到了使路燈白天熄滅 天暗自動(dòng)開啟的目的 解析白天 光照強(qiáng)度較大 光敏電阻RG的電阻值較小 加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低 則輸出端Y輸出高電平 電平指某個(gè)端點(diǎn)與 地 之間的電壓 發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通 當(dāng)天色暗到一定程度時(shí) RG阻值增大到一定值 斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個(gè)值 1 6V 時(shí) 輸出端Y會(huì)突然從高電平跳到低電平 則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光 相當(dāng)于路燈亮了 這樣就達(dá)到了使路燈白天熄滅 天暗自動(dòng)開啟的目的 答案小低不導(dǎo)通導(dǎo)通 二 溫度報(bào)警器電路分析1 電路組成斯密特觸發(fā)器 熱敏電阻 蜂鳴器 滑動(dòng)變阻器 連接如圖5所示 圖5 2 工作原理常溫下 調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平 則輸出端Y處于高電平 無(wú)電流通過蜂鳴器 蜂鳴器不發(fā)聲 當(dāng)溫度升高時(shí) 熱敏電阻RT阻值減小 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高 當(dāng)達(dá)到某一值 高電平 其輸出端由高電平跳到低電平 蜂鳴器通電 從而發(fā)出報(bào)警聲 R1的阻值不同 則報(bào)警溫度不同 3 報(bào)警溫度調(diào)節(jié)要使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警 應(yīng)減小R1的阻值 R1阻值越小 要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平 則熱敏電阻阻值要求越小 即溫度越高 例2溫度報(bào)警器電路如圖6所示 常溫下 調(diào)整 的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平 則輸出端Y處于高電平 無(wú)電流通過蜂鳴器 蜂鳴器不發(fā)聲 當(dāng)溫度升高時(shí) 熱敏電阻RT阻值 斯密特觸發(fā)器的輸入端A電勢(shì) 當(dāng)達(dá)到某一值 高電平 時(shí) 其輸出端由高電平跳到低電平 蜂鳴器通電 從而發(fā)出報(bào)警聲 R1的阻值不同 則報(bào)警溫度不同 圖6 解析常溫下 調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平 則輸出端Y處于高電平 無(wú)電流通過蜂鳴器 蜂鳴器不發(fā)聲 當(dāng)溫度升高時(shí) 熱敏電阻RT阻值減小 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高 當(dāng)達(dá)到某一值 高電平 時(shí) 其輸出端由高電平跳到低電平 蜂鳴器通電 從而發(fā)出警報(bào)聲 R1的阻值不同 報(bào)警溫度不同 答案R1減小升高 針對(duì)訓(xùn)練2如圖7所示 是一個(gè)火警報(bào)警裝置的邏輯電路圖 RT是一個(gè)熱敏電阻 低溫時(shí)電阻值很大 高溫時(shí)電阻值很小 R是一個(gè)阻值較小的分壓電阻 圖7 1 要做到低溫時(shí)電鈴不響 火警時(shí)產(chǎn)生高溫 電鈴響起 在圖中虛線處應(yīng)接入怎樣的元件 解析溫度較低時(shí)RT的阻值很大 R比RT小得多 因此P X之間電壓較大 要求此時(shí)電鈴不響 表明輸出給電鈴的電壓應(yīng)該較小 輸入與輸出相反 可見虛線處元件應(yīng)是 非 門 答案見解析 2 為什么溫度高時(shí)電鈴會(huì)被接通 解析高溫時(shí)RT的阻值減小 P X之間電壓降低 輸入低電壓時(shí) 從 非 門輸出的是高電壓 電鈴響起 答案見解析 3 為了提高該電路的靈敏度 即報(bào)警溫度調(diào)得稍低些 R的值應(yīng)大一些還是小一些 解析由前面分析可知 若R較大 由于它的分壓作用 RT兩端的電壓降低 則外界溫度不太高時(shí) 就能使P X之間電壓降到低電壓輸入 電鈴就能發(fā)聲 因此R較大時(shí) 反應(yīng)較靈敏 答案見解析 三 自動(dòng)控制電路的分析與設(shè)計(jì)例3如圖8所示 某小型電磁繼電器 其中L為含鐵芯的線圈 P為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵片 K為彈簧 S為一對(duì)觸頭 A B C D為四個(gè)接線柱 電磁繼電器與傳感器配合 可完成自動(dòng)控制的要求 其工作方式是 圖8 A A與B接信號(hào)電壓 C與D跟被控電路串聯(lián)B A與B接信號(hào)電壓 C與D跟被控電路并聯(lián)C C與D接信號(hào)電壓 A與B跟被控電路串聯(lián)D C與D接信號(hào)電壓 A與B跟被控電路并聯(lián) 解析A B接電磁繼電器的線圈 所以A B應(yīng)接信號(hào)電壓 線圈電流隨信號(hào)電壓變化使電磁繼電器相吸或釋放 從而使C D接通或斷開 進(jìn)而起到控制作用 故正確答案為A 答案A 光控開關(guān)電路分析1 光敏電阻在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用 其中就可用于街道路燈的自動(dòng)控制開關(guān) 如圖9所示為模擬電路 其中A為光敏電阻 B為電磁繼電器 C為照明電路 D為路燈 請(qǐng)連成正確的電路 達(dá)到日出燈熄 日落燈亮的效果 圖9 解析電路連接如圖所示 當(dāng)天亮?xí)r 光線照射光敏電阻A 其阻值迅速減小 控制回路電流增大 電磁繼電器B工作 吸下銜鐵使觸點(diǎn)斷開 路燈熄滅 當(dāng)夜晚降臨 光線變暗 光敏電阻A的阻值增大 控制回路電流減小 彈簧將銜鐵拉起 觸點(diǎn)接通 路燈點(diǎn)亮 答案見解析圖 自動(dòng)控制電路的分析與設(shè)計(jì)2 某儀器內(nèi)部電路如圖10所示 其中M是一個(gè)質(zhì)量較大的金屬塊 左 右兩端分別與金屬絲制作的彈簧相連 并套在光滑水平細(xì)桿上 a b c三塊金屬片間隙很小 b固定在金屬塊上 當(dāng)金屬塊處于平衡狀態(tài)時(shí) 兩根彈簧均處于原長(zhǎng)狀態(tài) 若將該儀器固定在一輛汽車上 下列說法中正確的是 圖10 A 當(dāng)汽車加速前進(jìn)時(shí) 甲燈亮B 當(dāng)汽車加速前進(jìn)時(shí) 乙燈亮C 當(dāng)汽車剎車時(shí) 乙燈亮D 當(dāng)汽車剎車時(shí) 甲 乙兩燈均不亮 解析當(dāng)汽車向右加速時(shí) M向左移動(dòng) 與a接觸 乙燈亮 當(dāng)汽車剎車時(shí) M向右移動(dòng) 與c接觸 甲燈亮 答案B 3 如圖11所示是自動(dòng)水位報(bào)警的示意圖 其中繼電器的線圈通過電流時(shí) 磁鐵吸引銜鐵1 使它與觸頭3斷開 與觸頭2接觸 若要求水位正常時(shí)綠燈亮 高出一定水位時(shí)紅燈亮 現(xiàn)有紅 綠燈泡各一個(gè) 紅燈泡應(yīng)安在 位置 綠燈泡應(yīng)安在 位置 填 A 或 B 圖11 解析水位較低時(shí) 線圈中沒有電流 銜鐵1與觸頭3接觸 這時(shí)應(yīng)綠燈亮 所以綠燈泡應(yīng)安在A位置 當(dāng)高出一定水位時(shí) 線圈中有電流 磁鐵吸引銜鐵1 使它與觸頭3斷開 與觸頭2接觸 這時(shí)應(yīng)紅燈亮 所以紅燈泡應(yīng)安在B位置 答案BA