高中物理6.3实验：传感器的应用课件新人教版.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,一、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,6,3,1,所示。,图,6,3,1,(2),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),光控开关的原理,(,如图,6,3,1),：白天，光照强度较大，光敏电阻,R,G,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；当天暗到一定程度时，,R,G,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,6,3,2,所示。,图,6,3,2,(2),工作原理：常温下，调节,R,1,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，无电流通过峰鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻,R,T,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。,R,1,的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节,R,1,来调节蜂鸣器的灵敏度。,三、实验器材,1,光控开关实验器材,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,R,1,(,最大阻值,51,k,),、电阻,R,2,(330),、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源,(5 V),、导线若干、黑纸。,2,温度报警器实验器材,斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻,R,1,(,最大阻值,1,k,),、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,R,1,，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,R,1,，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,光控开关实验,(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),二极管连入电路时，极性不能反接，否则继电器不能正常工作。,(3),要想天暗时路灯才会亮，应该把,R,1,的阻值调大些。,2,温度报警器实验,(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),要使热敏电阻在较低的温度时报警，应增大,R,1,的阻值。,例,1,如图,6,3,3,所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内灯的示意图，试说明其工作原理。,图,6,3,3,解析,(1),电磁继电器的工作原理,因集成电路允许通过的电流较小，白炽灯泡工作电流较大，所以使用继电器来启闭工作电路。如题图所示虚线框内是电磁继电器,J,，,E,为动触点，,F,为静触点。当线圈,B,中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁,D,向下运动，从而带动触点,E,向下与,F,接触，工作电路接通；当线圈,B,中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁,D,在弹簧作用下拉起，带动触点,E,与,F,分离，自动切断工作电路。,(2),控制电路工作原理,天较亮时，光敏电阻,R,G,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,B,中无电流，工作电路不通。,天较暗时，光敏电阻,R,G,电阻增大，斯密特触发器输入端,A,电势升高，当升高到一定值时，输出端,Y,由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈,B,，电磁继电器工作，接通工作电路，使灯自动开启。,天明后，,R,G,阻值减小，斯密特触发器输入端,A,电势逐渐降低，降到一定值时，输出端,Y,突然由低电平跳到高电平，则线圈,B,不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，灯熄灭。,答案,见解析,例,2,某研究性学习小组为探究,热敏电阻的特性而进行了如下实验。他,们分若干次向如图,6,3,4,所示的烧杯中,倒入开水，观察不同温度下热敏电阻的,阻值，并把各次的温度值和对应的热敏电,阻的阻值记录在表格中。图,6,3,4,测量次数,t,/,R,/,k,1,20,10.0,2,25,8.5,3,35,6.5,4,45,5.0,5,55,4.0,6,65,3.3,7,75,2.8,8,85,2.3,9,95,2.0,(1),将表格中的实验数据在如图,6,3,5,给定的坐标纸上描绘出热敏电阻的阻值,R,随温度,t,变化的图像。可以看出该热敏电阻的阻值随温度的升高而,_(,填,“,增大,”,或,“,减小,”,),。,图,6,3,5,(2),他们用该热敏电阻作为温度传感,器设计了一个温度控制电路，如图,6,3,6,所示，请在虚线框中正确画出斯密特,触发器。图中二极管的作用是：,图,6,3,6,_,_,。,(3),当加在斯密特触发器输入端的电压逐渐上升到某个值,(1.6 V),时，输出端电压会突然从高电平跳到低电平，而当输入端的电压下降到另一个值,(0.8 V),时，输出端电压会从低电平跳到高电平，从而实现温度控制。已知可变电阻,R,1,12.6,k,，则温度可控制在,_,到,_,之间,(,结果保留整数，不考虑斯密特触发器的分流影响,),。,答案,(1),如图所示减小,(2),如图所示，为了防止电磁继电器释放衔铁时线圈中产生的自感电动势损坏集成电路。,(3)38,82,