1、|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升第3节 实验：传感器的应用|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升一、实验目的1了解光控开关和温度报警器的工作原理。2练习用传感器制作自动控制设备。课前预习落实基础|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升二、实验原理1光控开关电路分析(1)电路如图631所示图631|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升(2)斯密特触发器实质是一个具有特殊功能的非门，当A端
2、电势高于1.6V时，Y端会输出0.25 V的低电势，当A端电势低于0.8 V时，Y端会输出3.4 V的高电势。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升(3)电路分析 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，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭另外的供电电路。如图632所示，图中虚线框内即为电磁继电器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分离，自动切断工
3、作电路。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升图632|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升控制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
4、圈A中不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升2温度报警器电路分析电路如图633所示。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)，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。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升图633|第六章 传感器|物
5、理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升三、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(6 V,0.3 A)、可变电阻R1(最大阻值51k、电阻R2(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：斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻值1 k)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水)。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升四、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)
6、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。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升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。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预
7、习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升注意事项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R1的阻值调大些。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升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R1的阻值。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升例 1 如图634所示是用斯密特触发器控制某宿舍
8、楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。课堂互动考点突破考点一 光控开关的应用 图634|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升 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A，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A不再有电流，电磁继
9、电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭。答案 见解析|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升点拨提升 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。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升1一路灯控制装置如图635所示，RG为光敏电阻，光照射RG时，RG变小。白天时，继电器J两端电压是较大还是较小？要使路灯比平时早一些亮起来，应如何调节R1?变式训练|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础
10、课堂互动考点突破课下作业能力提升图635|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升答案 较小 调节R1使其变小解析 白天光照强，RG 的阻值较小，R1 两端的电压 U1 ER1RGR1较大，即 A 端电势较高，则 Y 端为低电平，继电器两端电压较小，不工作，路灯不亮。而夜间的情形恰好相反。所以白天时，继电器J 两端电压较小。若使路灯早一些亮，首先要明确继电器的动作电压 UJ 一定，Y 端电平一定，A 端电平一定，则 R1 两端的电压 U1 一定，因 U1 ER1RGR1ERGR11，则可知要使路灯早一些亮，环境光线仍较强，RG 较小，要保证 U1
11、 一定，必须调节 R1 使其变小。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升例 2 如图636所示，图甲为热敏电阻的Rt图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150 。当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E6 V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。考点二 温度报警器电路分析|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升图636|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考
12、点突破课下作业能力提升(1)应该把恒温箱内的加热器接在_端(选填“AB”或“CD”)；(2)如果要使恒温箱内的温度保持100，可变电阻R的值应调节为_。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升答案(1)AB(2)100解析(1)当温度降低时，热敏电阻的阻值增加，继电器线圈中的电流减小，衔铁被弹开，AB 将接入加热电路中，故恒温箱内的加热器接在 AB 端。(2)由甲图查出热敏电阻在 t 温100 时，R50。设 R1 为继电器线圈的电阻则继电器电路中电流在 t 温100 时，IERRR1代入数据得 R100。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜
13、单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升2现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干。如图637所示，试设计一个温控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程。变式训练|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升图637|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 电路图如图所示：|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升工作过程：闭合S，当温度低于设计
14、值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K接通电炉丝加热，当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热。当温度低于设计值，又重复前述过程。答案 见解析|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升规律总结设计自动控制电路时，一般按照以下的思路进行1根据题目给出的仪器和要求画出控制电路和工作电路。控制电路由电源、开关、光敏电阻(或热敏电阻等其他敏感元件)、电磁继电器和导线等组成；工作电路由电源、用电器(灯泡、电热丝或其他用电器)、导线等组成。这两个电路相互独立，又通过电磁继电器相关联，电磁继电器实际上是工作电路的开关。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升2分析自控电路的合理性电路设计完成后，要对它的合理性进行分析，用光照射光敏电阻或对热敏电阻加热，检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求。例如，自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路，使路灯熄灭，晚上接通工作电路，使路灯发光。|第六章 传感器|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升本节结束请按ESC键返回课下作业能力提升