2018版高中物理6.3实验：传感器的应用课件 新人教版选修3-2.pptVIP

* 3　实验:传感器的应用 1.光控开关 了解光控开关电路及工作原理,会组装光控开关。 2.温度报警器 了解温度报警器的工作原理,会组装温度报警器。 1 2 3 1.知识准备 (1)普通二极管和发光二极管 ①都具有单向导电性。 ②发光二极管除了具有普通二极管的单向导电性外,导电时还能发光,它小巧玲珑颜色鲜艳,又很省电,许多家用电器上都用发光二极管作指示灯。 (2)门电路 ①对于与门电路,只要一个输入端输入为“0”,则输出端一定是“0”,只有当所有输入都为“1”时,输出才是“1”。 ②对于或门电路,只要有一个输入端输入为“1”,则输出一定是“1”,只有当所有输入都为“0”时,输出才是“0”。 ③非门电路中,当输入为“0”时,输出总是“1”,当输入为“1”时,输出反而是“0”。非门电路也称反相器。 1 2 3 (3)斯密特触发器 斯密特触发器性能特别,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。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号,而这正是进行光控所需要的。 (4)逻辑电路的高低电平 在逻辑电路中,常把电势的高低叫作电平的高低,“输出低电平”的意义是输出端处于低电势的状态。斯密特触发器是具有特殊功能的非门,常用符号 表示。 1 2 3 2.实验1　光控开关 (1)实验目的:了解光控开关的工作原理,练习用传感器制作自动控制设备。 (2)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R1(最大阻值 51 kΩ)、电阻R2(330 Ω)、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑纸。 (3)实验电路(如图所示): 1 2 3 (4)工作原理: 甲图(二极管光控电路):白天,光照强度较大时,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;傍晚,当光照强度小到一定程度时,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1.6 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(相当于路灯亮了),这样就达到了使路灯天亮自动熄灭、天暗自动开启的目的。 1 2 3 乙图(路灯光控电路):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,电磁继电器工作,接通工作电路,使路灯自动开启;天亮后,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 2 3 在本实验中,要想在天更暗时路灯才会亮,应该如何调节R1的阻值大小? 提示:应该把R1的阻值调大些,这样要使斯密特触发器的输入端A的电压达到某个值(如1.6 V),就需要RG的阻值达到更大,即天色更暗。 (5)实验步骤: ①按照实验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。 1 2 3 3.实验2　温度报警器 (1)实验目的:了解温度报警器的工作原理。 (2)实验器材:斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻值1 kΩ)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水)。 (3)实验电路(如图所示): 1 2 3 (4)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;当温度升高时,热敏电阻RT阻值减小,斯密特触发器输入端A电势升高,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。 在本实验中,怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警? 提示: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。 1 2 3 (5)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