人教新课标高中物理选修实验传感器的应用41张ppt省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第六章传感器第六章传感器第三节试验：传感器应用第三节试验：传感器应用 第1页第2页1了解光控开关、温度报警器工作原理(重点)2了解光控开关、温度报警器灵敏度调整原理(难点)3会用传感器制作简单自动控制设备第3页一、试验目标(1)了解光控开关和温度报警器工作原理(2)练习用传感器制作自动控制设备 第4页二、试验原理1斯密特触发器当输入端电压逐步上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从 跳到 (3.4 V)2普通二极管含有单向导电性3发光二极管含有性，同时还能发光低电平低电平高电平高电平单向导电单向导电第5页4光控开关工作原理第6页甲图：白天，光强度较大，光敏电阻RG阻值 ，加在斯密特触发器输入端A电压较 ，则输出端Y输出 电平，发光二极管LED不导通；当日色暗到一定程度时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A电压上升到1.6 V，输出端Y突然从高电平跳到 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电势逐步降低，降到0.8 V时，输出端Y突然由 电平跳到高电平，二极管LED熄灭这么就到达了使路灯天明自动 ，天暗自动 目标较小较小低低高高低低低低熄灭熄灭开启开启第7页乙图：控制电路原理：天较亮时，光敏电阻RG阻值 ，斯密特触发器输入端A电压较 ，则输出端Y输出 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 ，斯密特触发器输入端A电势 ，当升高到一定值，输出端Y由_电平突然跳到 电平，有电流经过线圈，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 ，斯密特触发器输入端A电势逐步 ，降到一定值，输出端Y突然由_电平跳到 电平，则线圈中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路电源，路灯较小较小低低高高增大增大升高升高高高低低减小减小降低降低低低高高熄灭熄灭第8页5温度报警器工作原理如图中蜂鸣器能够选取YMD或HMB型，它两端直流电压为46 V时会发出鸣叫声，RT为 电阻，常温下阻值约为几百欧，温度升高时阻值 ，R1最大电阻可在12 k之间选择，接通电源后，先调整R1使蜂鸣器在常温下不发声，再用热水使热敏电阻温度升高，抵达某一温度时就会发出报警声热敏热敏减小减小第9页三、试验器材1光控开关试验：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R1(最大阻值51 k)、电阻R2(330)、光敏电阻、集成电路试验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑纸2温度报警器试验：斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻值1 k)、集成电路试验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水)第10页第11页一、试验步骤(一)光控开关试验步骤1按照电路图将各元件组装到集成电路试验板上2检验各元件连接，确保无误3接通电源，调整电阻R1，使发光二极管或灯泡在普通光照条件下不亮4用黑纸逐步遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡状态5逐步撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡状态第12页(二)温度报警器试验步骤1按照电路图将各元件组装到集成电路试验板上2检验各元件连接，确保无误3接通电源，调整电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声4用热水使热敏电阻温度升高，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第13页二、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光控开关试验中，二极管连入电路极性不能反接，不然继电器不能正常工作3光控开关试验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该把R1阻值调大些4温度报警器试验中，要使蜂鸣器在更低温度时报警，应该把R1阻值调大些第14页第15页如图所表示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内灯示意图，试说明其工作原理光控开关斯密特触发器应用 第16页解析：(1)电磁继电器工作原理因集成电路允许经过电流较小，白炽灯泡工作电流较大，所以使用继电路来启闭工作电路如图所表示虚线框内是电磁继电器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，从而带动触点D向下与E接触，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在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路第17页(2)控制电路工作原理天较亮时，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A中无电流，工作电路不通天较暗时，光敏电阻RG阻值增大，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，有电流经过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使灯自动开启第18页天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐步降低，降到一定值时，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路电源，灯熄灭答案：看法析第19页第20页【针对训练】1.如图所表示光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮以下说法正确是()第21页A天黑时，Y处于高电平B天黑时，Y处于低电平C当R1调大时，天变暗时，灯(发光二极管)点亮D当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮解析：天黑时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A电压上升到某个值，输出端Y突然由高电平跳到低电平；R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，RG电阻更大时，路灯才点亮，故B、C正确答案：BC第22页光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用街道路灯自动控制就是应用之一，如图所表示电路为模拟电路，其中A为一光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流放大器，D为路灯请连成正确电路，到达日出路灯熄、日落路灯亮效果电磁继电器与自动控制 第23页思绪点拨：(1)光照射光敏电阻时，光敏电阻阻值减小，电路电流增大，要求路灯停顿工作(2)无光照时，光敏电阻阻值增大，电路电流减小，要求路灯开始工作第24页解析：控制过程是当光照射到光敏电阻时，产生较大电流，经过放大器放大后形成更大电流，它驱动电磁继电器吸下衔铁，此时触点断开当无光照射时，电流很小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，路灯接通，开始工作如图所表示第25页答案：看法析第26页【题后总结】应用电磁继电器控制电路时，要注意分析，电路中电流大时被控电路接通，还是电路中电流小时被控电路接通，以此来确定被控电路触点应该设计到哪一边第27页【针对训练】2.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻阻值随温度改变特征来工作，如图甲所表示，电源电动势E9.0 V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度改变关系如图乙所表示，闭合开关S，当R温度等于20 时，电流表示数I12 mA；当电流表示数I23.6 mA时，试求热敏电阻温度第28页第29页答案：答案：看法析看法析 第30页传感器与电学知识综合利用 如图所表示为一测速计原理图，其基本原理是把速度这一力学量转换成电流进行测量滑动触头P与某运动物体相连，当P匀速滑动时，电流表有一定电流经过，从电流表示数可得运动物体速度第31页已知电源电动势E4 V，内阻r10，AB为粗细均匀电阻丝，其阻值为R30、长度L30 cm，电容器电容C50 F.今测得电流表示数为0.05 mA，方向由b流向a.试求运动物体速度大小和运动方向思绪点拨：解答本题时可按以下流程分析：第32页第33页答案：答案：10 cm/s向右向右 第34页【题后总结】注意该题处理思想：依据电流强度定义式，我们只要求出单位时间经过灵敏电流计电量即可求得经过它电流，而它又跟电容器串联，所以能够经过研究电容器电压改变、电量改变而取得电流关系第35页【针对训练】3.某研究性学习小组为了制作一个传感器，需要选取一电器元件如图为该电器元件伏安特征曲线，有同学对其提出质疑，现需深入验证该伏安特征曲线，试验备有以下器材：第36页器材(代号)规格电流表(A1)量程050 mA，内阻约为50 电流表(A2)量程0200 mA，内阻约为10 电压表(V1)量程03 V，内阻约为10 k电压表(V2)量程015 V，内阻约为25 k滑动变阻器(R1)阻值范围015，允许最大电流1 A滑动变阻器(R2)阻值范围01 k，允许最大电流100 mA直流电源(E)输出电压6 V，内阻不计开关(S)导线若干第37页(1)为提升试验结果准确程度，电流表应选取_；电压表应选取_；滑动变阻器应选取_(以上均填器材代号)(2)为到达上述目标，请在虚线框内画出正确试验电路原理图，并标明所用器材代号第38页(3)若发觉试验测得伏安特征曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特征曲线与小电珠伏安特征曲线有何异同点？解析：(1)图象中电流是00.14 A，电流表选A2；电源电压6 V，但图象只要求电压在03 V之间调整，为了测量准确，电压表选V1；因为绘制图象需要，要求电压从03 V之间调整，所以滑动变阻器只能采取分压式接法，为了能很好调整电压，滑动变阻器应选取阻值较小R1.第39页第40页答案：(1)A2V1R1(2)如图(3)经过该元件电流与电压改变关系和经过小电珠电流与电压改变关系都是非线性关系该元件电阻随电压增大而减小，而小电珠电阻值随电压升高而增大第41页