高中物理 第六章 传感器 第3节 实验：传感器的应用学案 新人教版选修3-2-新人教版高二选修3-2物理学案VIP专享VIP免费

第3节实验：传感器的应用一、实验目的1．识别逻辑集成电路块、集成电路实验板，通过练习电子电路的组装，获得对自动控制电路设计的感性认识．2．了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关．3．了解温度报警器及控制原理，会组装温度报警器．二、实验原理1．斯密特触发器：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4V)．2．光控开关(1)电路如图甲所示．(2)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1.6V，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(相当于路灯亮了)．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0.8V时，输出端Y突然由低电平跳到高电平，二极管LED熄灭．这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的．图乙与图甲电路工作原理基本相同，只是图乙中用继电器控制白炽灯泡的通断．3．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(6V，0.3A)、可变电阻R1(最大阻值51kΩ)、电阻R2(330Ω)、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5V)、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1kΩ)、集成电路实验板、直流电源(5V)、导线若干、烧杯(盛有热水)．四、实验步骤1．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．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．光控开关的分析如图所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理．[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F，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启．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F不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭．[答案]见解析斯密特触发器是具有特殊功能的非门，它可以将连续变化的输入信号变成突变的输出信号．光控开关的敏感元件是光敏电阻，光照越强，其电阻阻值越小．温度报警器的分析如图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？(2)为什...