2019-2020學年人教版物理選修3-2課件：第六章 3　實驗 傳感器的應用

1、-1- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 -2- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁首 頁 -3- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課前篇 自主預習 1.斯密特觸發(fā)器 斯密特觸發(fā)器是一種特殊的非門(選填“與門”“或門”或“非門”)電 路。當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值時,輸出端Y會突 然從高電平跳到低電平,而當輸入端A的電壓下降到另一個值的時 候,Y會從低電平跳到高電平。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模 擬信號轉換為突變的數(shù)字信號。 2.光控開關 如圖所示的光

2、控開關電路中的LED是發(fā)光二極管(填電子元件的 名稱),RG是光敏電阻(填電子元件的名稱),當有較強的光照射RG時, 斯密特觸發(fā)器Y端輸出高(選填“高”或“低”)電平。 -4- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課前篇 自主預習 3.溫度報警器 如圖所示的溫度報警器電路中RT是熱敏電阻(填電子元件的名 稱),當環(huán)境溫度較高時,蜂鳴器將發(fā)出鳴叫聲。 -5- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課堂篇 探究學習 探究突破 一、實驗目的 1.了解光控開關和溫度報警器的工作原理。 2.

3、練習用傳感器制作自動控制設備。 -6- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課堂篇 探究學習 二、實驗原理 1.光控開關電路分析 (1)電路如圖所示 (2)斯密特觸發(fā)器 實質是一個具有特殊功能的非門,當A端電勢高于1.6 V時,Y端會 輸出0.25 V的低電勢,當A端電勢低于0.8 V時,Y端會輸出3.4 V的高 電勢。 -7- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課堂篇 探究學習 (3)電路分析 電磁繼電器的工作原理 由于集成電路允許通過的電流較小,要用白熾燈泡模仿路燈,就 要

4、使用繼電器來啟閉另外的供電電路。如圖所示,圖中虛線框內即 為電磁繼電器J,D為動觸點,E為靜觸點。當線圈A中通電時,鐵芯中 產(chǎn)生磁場,吸引銜鐵B向下運動,從而帶動動觸點D向下與靜觸點E 接觸,將工作電路接通,當線圈A中電流為零時,電磁鐵失去磁性,銜 鐵B在彈簧作用下被拉起,動觸點D與靜觸點E分離,自動切斷工作 電路。 -8- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課堂篇 探究學習 控制電路的原理 天較亮時,光敏電阻RG阻值較小,斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢較低, 則輸出端Y輸出高電平,線圈中無電流,工作電路不通;天較暗時,光 敏電阻RG電阻增

5、大,斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高,當升高到一定 值,輸出端Y由高電平突然跳到低電平,有電流通過線圈A,電磁繼電 器工作,接通工作電路,使路燈自動開啟;天明后,RG阻值減小,斯密特 觸發(fā)器輸入端A電勢逐漸降低,降到一定值,輸出端Y突然由低電平 跳到高電平,則線圈A中不再有電流,電磁繼電器自動切斷工作電路 的電源,路燈熄滅。 -9- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課堂篇 探究學習 2.溫度報警器電路分析 電路如圖所示。常溫下,調整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端 A處于低電平,則輸出端Y處于高電平,無電流通過蜂鳴器,蜂鳴器不 發(fā)聲;當

6、溫度升高時,熱敏電阻RT阻值減小,斯密特觸發(fā)器輸入端A 電勢升高,當達到某一值(高電平),其輸出端由高電平跳到低電平,蜂 鳴器通電,從而發(fā)出報警聲,R1的阻值不同,則報警溫度不同。 -10- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課堂篇 探究學習 三、實驗器材 1.光控開關實驗:斯密特觸發(fā)器、發(fā)光二極管、二極管、繼電器、 燈泡(6 V,0.3 A)、可變電阻R1(最大阻值51 k)、電阻R2(330 )、 光敏電阻、集成電路實驗板、直流電源(5 V)、導線若干、黑紙。 2.溫度報警器實驗:斯密特觸發(fā)器、蜂鳴器、熱敏電阻、可變電 阻R1(最

7、大阻值1 k)、集成電路實驗板、直流電源(5 V)、導線若 干、燒杯(盛有熱水)。 -11- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課堂篇 探究學習 四、實驗步驟 1.光控開關實驗步驟 (1)按照電路圖將各元件組裝到集成電路實驗板上。 (2)檢查各元件的連接,確保無誤。 (3)接通電源,調節(jié)電阻R1,使發(fā)光二極管或燈泡在普通光照條件 下不亮。 (4)用黑紙逐漸遮住光敏電阻,觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)。 (5)逐漸撤掉黑紙,觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)。 2.溫度報警器實驗步驟 (1)按照電路圖將各元件組裝到集成電路實驗板上。 (2)檢查各元

8、件的連接,確保無誤。 (3)接通電源,調節(jié)電阻R1,使蜂鳴器常溫下不發(fā)聲。 (4)用熱水使熱敏電阻的溫度升高,注意蜂鳴器是否發(fā)聲。 (5)將熱敏電阻從熱水中取出,注意蜂鳴器是否發(fā)聲。 -12- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課堂篇 探究學習 【注意事項】 1.光控開關實驗 (1)安裝前對器材進行測試,確保各元件性能良好后,再進行安裝。 (2)二極管連入電路時,極性不能反接,否則繼電器不能正常工作。 (3)要想天暗時路燈才會亮,應該把R1的阻值調大些。 2.溫度報警器實驗 (1)安裝前對器材進行測試,確保各元件性能良好后,再進行安裝

9、。 (2)要使熱敏電阻在較低的溫度時報警應增大R1的阻值。 -13- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課堂篇 探究學習 典例剖析 電磁繼電器與自動控制 【例題】 現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變 阻器、開關和導線若干。如圖所示,試設計一個溫控電路。要求溫 度低于某一溫度時,電爐絲自動通電供熱,超過某一溫度時,又可以 自動斷電,畫出電路圖并說明工作過程。 -14- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課堂篇 探究學習 解析:電路圖如圖所示。 工作過程:閉合S,當溫

10、度低于設計值時熱敏電阻阻值大,通過電磁 繼電器的電流不能使它工作,K接通電爐絲加熱,當溫度達到設計值 時,熱敏電阻減小到某值,通過電磁繼電器的電流達到工作電流,K 斷開,電爐絲斷電,停止供熱。當溫度低于設計值,又重復前述過程。 答案:見解析 -15- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 課堂篇 探究學習 設計自動控制電路時,一般按照以下的思路進行 (1)根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路。 控制電路由電源、開關、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元 件)、電磁繼電器和導線等組成;工作電路由電源、用電器(燈泡、 電熱絲或其他用電器

11、)、導線等組成。這兩個電路相互獨立,又通 過電磁繼電器相關聯(lián),電磁繼電器實際上是工作電路的開關。 (2)分析自控電路的合理性。 電路設計完成后,要對它的合理性進行分析,用光照射光敏電阻 或對熱敏電阻加熱,檢查工作電路的接通和斷開是否符合實際要求。 例如,自控路燈電路的設計要求是白天切斷工作電路,使路燈熄滅, 晚上接通工作電路,使路燈發(fā)光。 -16- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 隨堂檢測 1234 1.如圖所示,某小型電磁繼電器,其中L為含鐵芯的線圈。P為可繞O 點轉動的鐵片,K為彈簧,S為一對觸頭,A、B、C、D為四個接線柱。

12、電磁繼電器與傳感器配合,可完成自動控制的要求,其工作方式是( ) A.A與B接信號電壓,C與D跟被控電路串聯(lián) B.A與B接信號電壓,C與D跟被控電路并聯(lián) C.C與D接信號電壓,A與B跟被控電路串聯(lián) D.C與D接信號電壓,A與B跟被控電路并聯(lián) 解析:A、B接電磁繼電器的線圈,所以A、B應接信號電壓,線圈電流 隨信號電壓變化使電磁繼電器相吸或釋放,從而使C、D接通或斷 開,進而起到控制作用,故正確答案為A。 答案:A -17- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 隨堂檢測 1234 2.(多選)溫度報警器的電路示意圖如圖所示,下面對此電路的

13、分析 正確的是() A.當RT的溫度升高時,其阻值減小,A端電勢降低,Y端電勢升高,蜂鳴 器會發(fā)出報警聲 B.當RT的溫度升高時,其阻值減小,A端電勢升高,Y端電勢降低,蜂鳴 器會發(fā)出報警聲 C.當增大R1時,A端電勢升高,Y端電勢降低,蜂鳴器會發(fā)出報警聲 D.當增大R1時,A端電勢降低,Y端電勢升高,蜂鳴器會發(fā)出報警聲 答案:BC -18- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 隨堂檢測 1234 3.(多選)如圖所示,全自動洗衣機中的排水閥是由程序控制器控制 其動作的,當進行排水和脫水工序時,控制鐵芯1的線圈通電,使鐵芯 2運動,從而牽引排水閥的閥門排除污水。以下說法中正確的是( ) A.若輸入的控制電流由a流入,由b流出, 則鐵芯2中A端為N極,B端為S極 B.若輸入的控制電流由a流入,由b流出, 則鐵芯2中A端為S極,B端為N極 C.若a、b處輸入交變電流,鐵芯2不能被吸入線圈中 D.若a、b處輸入交變電流,鐵芯2仍能被吸入線圈中 答案:AD -19- 3 3實驗實驗:傳感器的應用傳感器的應用 課前篇 自主預習 課堂篇 探究學習 隨堂檢測首 頁 隨堂檢測 1234 4.如圖所示,自動水位報警的示意圖,其中