【创新设计】2021-2022学年高二物理人教版选修3-2学案:6.3 实验:传感器的应用

发布时间:2024-01-28 04:01:39

3试验:传感器的应用[目标定位]1.理解光控开关、温度报警器的工作原理.2.理解光控开关、温度报警器的灵敏度调整原理.3.会用传感器制作简洁的自动把握设备.1.斯密特触发器:当输入端电压上升到某一值(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某一值(0.8V时,输出端会从低电平跳到高电平(3.4V2.一般二极管:具有单向导电性.3.发光二极管:具有单向导电性,同时还能发光.4.光控开关的工作原理(如图1所示1甲图:白天,光强度较大,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出高电平,发光二极管LED不导通;当天色暗到肯定程度时,RG阻值增大到肯定值,斯密特触发器的输入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,天明后,RG阻值减小,斯密特触发器输入端A电势渐渐降低,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.乙图:把握电路原理:天较亮时,光敏电阻RG阻值较小,斯密特触发器输入端A电压较低,则输出端Y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电势上升,当上升到肯定值,输出端Y由高电平突然跳到低电平,有电流通过线圈,电磁继电器工作,接通工作电路,使路灯自动开启;天明后,RG阻值减小,斯密特触发器输入端A电势渐渐降低,降到肯定值,输出端Y突然由低电平跳到高电平,则线圈中不再有电流,则电磁继电器自动切断工作电路的电源,路灯熄灭.一、光控开关电路分析1斯密特触发器实质是一个具有特殊功能的非门,当A端电势高于1.6V时,Y端会输出0.25V的低电势,当A端电势低于0.8V时,Y端会输出3.4V的高电势.2电路分析(1电磁继电器的工作原理由于集成电路允许通过的电流较小,要用白炽灯泡仿照路灯,就要使用继电器来启闭另外的供电电路.如图2所示,图中虚线框内即为电磁继电器JD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,从而带动动触点D向下与静触点E接触,将工作电路接通,当线圈A中电流为零时,电磁铁失去磁性,衔铁B在弹簧作用下被拉起,动触点D与静触点E分别,自动切断工作电路.2(2把握电路的原理天较亮时,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电势上升,当上升到肯定值,输出端Y由高电平突然跳到低电平,有电流通过线圈A电磁继电器工作,接通工作电路,使路灯自动开启;天明后,RG阻值减小,斯密特触发器输入端A电势渐渐降低,降到肯定值,输出端Y突然由低电平跳到高电平,则线圈A中不再有电流,则电磁继电器自动切断工作电路的电源,路灯熄灭.1如图3所示为一个规律电平检测电路,A与被测点相接,则(3AA为低电平,LED发光BA为高电平,LED发光CA为低电平,LED不发光DA为高电平,LED不发光解析A为低电平常,Y为高电平,LED的电压小,不发光;A为高电平常,Y为低电平,LED的电压大,发光,故BC正确.答案BC针对训练1如图4所示的光控电路,用发光二极管LED仿照路灯,RG为光敏电阻,R1的最大电阻为51kΩR2330Ω.白天,光的强度较大,光敏电阻RG的电阻值较________,加在斯密特触发器A端的电压较________,则输出端Y输出高电平,发光二极管LED________(填“导通”或“不导通”;当天色暗到肯定
程度时,RG的阻值增大到肯定值,斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值(1.6V输出端Y突然从高电平跳到低电平,则发光二极管LED________(填“导通”或“不导通”,这样就达到了使路灯白天熄灭,天暗自动开启的目的.4答案不导通导通解析白天,光照强度较大,光敏电阻RG的电阻值较小,加在斯密特触发器A端的电压较低,则输出端Y输出高电平(电平指某个端点与之间的电压,发光二极管LED不导通;当天色暗到肯定程度时,RG值增大到肯定值,斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(1.6V时,输出端Y会突然从高电平跳到低电平,则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了这样就达到了使路灯白天熄灭,天暗自动开启的目的.二、温度报警器电路分析1电路组成斯密特触发器、热敏电阻、蜂鸣器、滑动变阻器,连接如图5所示.52工作原理常温下,调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端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;当温度上升时,热敏电阻RT阻值减小,斯密特触发器输入端A电势上升,当达到某一(高电平,其输出端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.3报警温度调整要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警,应减小R1的阻值,R1阻值越小,要使斯密特触发器输入端达到高电平,则热敏电阻阻值要求越小,即温度越高.2温度报警器电路如图6所示,常温下,调整________的阻值使斯密特触发器的输入端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;当温度上升时,热敏电阻RT阻值______,斯密特触发器的输入端A电势______,当达到某一值(高电平时,其输出端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.6解析常温下,调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端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;当温度上升时,热敏电阻RT阻值减小,斯密特触发器输入端A电势上升,当达到某一值(高电平时,其输出端由高电平跳到低电平,蜂鸣器通电,从而发出警报声,R1的阻值不同,报警温度不同.答案R1减小上升针对训练2如图7所示,是一个火警报警装置的规律电路图.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.7(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为什么温度高时电铃会被接通?(3为了提高该电路的灵敏度,即报警温度调得稍低些,R的值应大一些还是小一些?答案见解析解析(1温度较低时RT的阻值很大,RRT小得多,因此PX之间电压较大.要求此时电铃不响,表明输出给电铃的电压应当较小,输入与输出相反,可见虚线处元件应是门.(2高温时RT的阻值减小,PX之间电压降低,输入低电压时,从门输出的是高电压,电铃响起.(3由前面分析可知,若R较大,由于它的分压作用,RT两端的电压降低,则外界温度不太高时,就能使PX之间电压降到低电压输入,电铃就能发声,因此R较大时,反应较灵敏.三、自动把握电路的分析与设计3如图8所示,某小型电磁继电器,其中L为含铁芯的线圈.P为可绕O点转动的铁片,K为弹簧,S为一对触头,ABCD为四个接线柱.电磁继电器与传感器协作,可完成自动把握的要求,其工作方式(

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