湖南省長(zhǎng)郡中學(xué)高中物理 第六章 第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)：傳感器應(yīng)用課件 新人教版選修3-2

1、傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用1. 斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。符號(hào)的非門。符號(hào)_。 斯密特觸發(fā)器斯密特觸發(fā)器1. 斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。符號(hào)非門。符號(hào)_。 2.其有何特點(diǎn)？其有何特點(diǎn)？1. 斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。符號(hào)非門。符號(hào)_。 2.其有何特點(diǎn)？其有何特點(diǎn)？輸入輸入1.6V(高高電平電平)，輸出，輸出0.25V(低低電平電平)輸入輸入0.8V(低低電平電平)，輸出，輸出3.4V(高高電平電平) 斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)

2、轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號(hào) 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)11：路燈光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)：路燈光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)圖中圖中LED是路燈，試分析該電路如何做是路燈，試分析該電路如何做到在天色暗時(shí)讓路燈自動(dòng)點(diǎn)亮，而在天明時(shí)到在天色暗時(shí)讓路燈自動(dòng)點(diǎn)亮，而在天明時(shí)自動(dòng)熄滅？自動(dòng)熄滅？工作原理工作原理 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)11：路燈光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)：路燈光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG電阻值較電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端的電壓較低，則輸出端端Y輸出高電平，發(fā)光二極管輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，色暗到一定程度時(shí)，RG的阻值增大到一定值，斯的阻值

3、增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個(gè)值的電壓上升到某個(gè)值(1.6V)，輸出端，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了相當(dāng)于路燈亮了)，這樣，這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動(dòng)開啟的目的天暗自動(dòng)開啟的目的 工作原理工作原理 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)11：路燈光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)：路燈光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)1. 要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？為什么？阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？為什么？應(yīng)該把應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸的阻值

4、調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端發(fā)器的輸入端A電壓達(dá)到某個(gè)值（如電壓達(dá)到某個(gè)值（如1.6V），就），就需要需要RG的阻值達(dá)到更大，即天色更暗。的阻值達(dá)到更大，即天色更暗。2. 用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？ 由于集成電路允許通過的電流較小，要用白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，就要使用繼電器來啟閉工作電熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來啟閉工作電路如下圖所示。路如下圖所示。思考與討論思考與討論電磁繼電器的工作原理電磁繼電器的工作原理 電磁繼電器的工作原理電磁繼電器的工作原理 當(dāng)線圈當(dāng)線圈A中通電時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸中通電時(shí)，鐵

5、芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵引銜鐵B向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)D向下與向下與E接觸，將工作電路接通，當(dāng)線圈接觸，將工作電路接通，當(dāng)線圈A中電流為零中電流為零時(shí)，電磁鐵失去磁性，銜鐵時(shí)，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉在彈簧作用下拉起，帶動(dòng)觸點(diǎn)起，帶動(dòng)觸點(diǎn)D與與E分離，自動(dòng)切斷工作電路分離，自動(dòng)切斷工作電路 光照時(shí)，光照時(shí)，RG阻阻值值_，A為為_電平，電平，Y為為_電電平，繼電器中無電流平，繼電器中無電流不工作，燈泡不工作，燈泡_（填（填“亮亮”或或 “不不亮亮”），無光或弱光時(shí)，），無光或弱光時(shí)，RG阻值阻值_，A為為_電平，電平，Y為為_電平，繼電器電平，繼電器有電流，

6、吸引銜鐵使觸點(diǎn)接觸，電路接通，有電流，吸引銜鐵使觸點(diǎn)接觸，電路接通，燈泡燈泡_（填（填“亮亮”或或“不亮不亮”）。）。試分析其工作原理？試分析其工作原理？ 光照時(shí)，光照時(shí)，RG阻阻值值_，A為為_電平，電平，Y為為_電電平，繼電器中無電流平，繼電器中無電流不工作，燈泡不工作，燈泡_（填（填“亮亮”或或 “不不亮亮”），無光或弱光時(shí)，），無光或弱光時(shí)，RG阻值阻值_，A為為_電平，電平，Y為為_電平，繼電器電平，繼電器有電流，吸引銜鐵使觸點(diǎn)接觸，電路接通，有電流，吸引銜鐵使觸點(diǎn)接觸，電路接通，燈泡燈泡_（填（填“亮亮”或或“不亮不亮”）。）。試分析其工作原理？試分析其工作原理？高高不亮不亮較小較

7、小低低 光照時(shí)，光照時(shí)，RG阻阻值值_，A為為_電平，電平，Y為為_電電平，繼電器中無電流平，繼電器中無電流不工作，燈泡不工作，燈泡_（填（填“亮亮”或或 “不不亮亮”），無光或弱光時(shí)，），無光或弱光時(shí)，RG阻值阻值_，A為為_電平，電平，Y為為_電平，繼電器電平，繼電器有電流，吸引銜鐵使觸點(diǎn)接觸，電路接通，有電流，吸引銜鐵使觸點(diǎn)接觸，電路接通，燈泡燈泡_（填（填“亮亮”或或“不亮不亮”）。）。試分析其工作原理？試分析其工作原理？高高不亮不亮高高較大較大亮亮低低較小較小低低蜂鳴器兩端的直流電壓為蜂鳴器兩端的直流電壓為46V時(shí)會(huì)發(fā)聲時(shí)會(huì)發(fā)聲簡(jiǎn)述工作原理？簡(jiǎn)述工作原理？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 溫度報(bào)警器溫度報(bào)

8、警器工作原理工作原理 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 溫度報(bào)警器溫度報(bào)警器工作原理工作原理 常溫下，調(diào)整常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端端A處于低電平，則輸出端處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻時(shí)，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平高電平)，其輸出，其輸出端由高電平跳到低端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警電，從而發(fā)出報(bào)警聲，聲，Rl的阻值不同的阻值不同,則報(bào)

9、警溫度不同則報(bào)警溫度不同 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 溫度報(bào)警器溫度報(bào)警器怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？ 思考與討論思考與討論怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？ 應(yīng)減小應(yīng)減小R1的阻值，的阻值，R1阻值越小，要使斯阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高阻值要求越小，即溫度越高思考與討論思考與討論 教材教材P61T11. 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)加速度計(jì)，如圖某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)加速度計(jì)，如圖6.2-10所所示。較重的滑塊示。較重的滑塊2可以在

10、光滑的框架可以在光滑的框架1中平移，滑塊中平移，滑塊兩側(cè)用彈簧兩側(cè)用彈簧3拉著；拉著；R為滑動(dòng)變阻器，為滑動(dòng)變阻器，4是滑動(dòng)片，是滑動(dòng)片，它與電阻器任一端間的電阻值都與它到這端的距離它與電阻器任一端間的電阻值都與它到這端的距離成正此。這個(gè)裝置實(shí)際上是一個(gè)加速度傳感器。成正此。這個(gè)裝置實(shí)際上是一個(gè)加速度傳感器。兩個(gè)電池兩個(gè)電池E的電壓相的電壓相同。按圖連接電路后，電同。按圖連接電路后，電壓表指針的零點(diǎn)調(diào)在中央，壓表指針的零點(diǎn)調(diào)在中央，當(dāng)當(dāng)P端的電勢(shì)高于端的電勢(shì)高于Q端時(shí)，端時(shí)，指針向零點(diǎn)右側(cè)偏轉(zhuǎn)。指針向零點(diǎn)右側(cè)偏轉(zhuǎn)。 你認(rèn)為他的設(shè)計(jì)在原理上可行嗎你認(rèn)為他的設(shè)計(jì)在原理上可行嗎?將框?qū)⒖蚣芄潭ㄔ谶\(yùn)動(dòng)

11、的物體上，當(dāng)物體具有圖示架固定在運(yùn)動(dòng)的物體上，當(dāng)物體具有圖示方向的加速度方向的加速度a時(shí)，電壓表的指針將向哪個(gè)時(shí)，電壓表的指針將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)?1. 該同學(xué)是依據(jù)牛頓第二定律和胡克定該同學(xué)是依據(jù)牛頓第二定律和胡克定律設(shè)計(jì)的，電路在原理上可行，當(dāng)滑動(dòng)片律設(shè)計(jì)的，電路在原理上可行，當(dāng)滑動(dòng)片P在在滑動(dòng)變阻器中央時(shí)，滑動(dòng)變阻器中央時(shí)，P、Q等勢(shì)，電壓表指針等勢(shì)，電壓表指針指中央零點(diǎn)。指中央零點(diǎn)。這個(gè)裝置可以同時(shí)測(cè)出加速度大小和方這個(gè)裝置可以同時(shí)測(cè)出加速度大小和方向，大小可通過電壓表向，大小可通過電壓表示數(shù)大小表示，方向可示數(shù)大小表示，方向可通過偏轉(zhuǎn)方向判定。通過偏轉(zhuǎn)方向判定。 當(dāng)物體具有圖示方

12、當(dāng)物體具有圖示方向的加速度向的加速度a時(shí)，滑塊時(shí)，滑塊2解答與說明解答與說明將向左移，帶動(dòng)變阻器的滑片將向左移，帶動(dòng)變阻器的滑片4移向中點(diǎn)左移向中點(diǎn)左方；變阻器右端電阻大，故電流流過滑動(dòng)變方；變阻器右端電阻大，故電流流過滑動(dòng)變阻器時(shí)電勢(shì)降落大；阻器時(shí)電勢(shì)降落大；Q點(diǎn)電勢(shì)高于點(diǎn)電勢(shì)高于P點(diǎn)，則指點(diǎn)，則指針應(yīng)向零點(diǎn)左側(cè)偏轉(zhuǎn)。針應(yīng)向零點(diǎn)左側(cè)偏轉(zhuǎn)。在電流大小不變?cè)陔娏鞔笮〔蛔儠r(shí)，時(shí)，UQP x則，則， UQP a加速度越大，指加速度越大，指針偏轉(zhuǎn)越大。針偏轉(zhuǎn)越大。 教材教材P61T22. 如圖如圖6.2-ll所示，圖甲為熱敏電阻的所示，圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖象，圖乙為用此熱敏電阻圖乙為用此熱敏

13、電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻為溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻為150 。當(dāng)線圈。當(dāng)線圈中的電流大于或等于中的電流大于或等于20mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合。時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)為繼電器線圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)E=6V，內(nèi)阻可以，內(nèi)阻可以不計(jì)。圖中的不計(jì)。圖中的“電源電源”是恒溫箱加熱器的電源。是恒溫箱加熱器的電源。圖圖6.2-ll 簡(jiǎn)單的恒溫箱溫控電路簡(jiǎn)單的恒溫箱溫控電路 (1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端還端還是是C、D端端?(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持如果要使恒溫箱內(nèi)的

14、溫度保持100 C，可，可變電阻變電阻R 的值應(yīng)調(diào)節(jié)為多少的值應(yīng)調(diào)節(jié)為多少?圖圖6.2-ll 簡(jiǎn)單的恒溫箱溫控電路簡(jiǎn)單的恒溫箱溫控電路（1）應(yīng)將加熱器接在）應(yīng)將加熱器接在A、B端。端。（2）由甲圖查出熱敏電阻在）由甲圖查出熱敏電阻在t溫溫=100 C時(shí)，時(shí)，R=50 ，設(shè)，設(shè)RJ為繼電器線圈的電阻。為繼電器線圈的電阻。則繼電器電路中電流在則繼電器電路中電流在t 溫溫=100 C時(shí)，時(shí)，。代得數(shù)據(jù)得：。代得數(shù)據(jù)得：R =100 。JRRREI+= 解答與說明解答與說明1. 圖圖6.3-4是一個(gè)簡(jiǎn)單的磁控防盜報(bào)警裝置。是一個(gè)簡(jiǎn)單的磁控防盜報(bào)警裝置。門的上沿嵌入一小塊永磁體門的上沿嵌入一小塊永磁體M

15、，門框內(nèi)與，門框內(nèi)與M相對(duì)相對(duì)的位置嵌入干簧管的位置嵌入干簧管H，并且將干簧管接入圖示的，并且將干簧管接入圖示的電路。睡覺前連接好電路。睡覺前連接好電路，當(dāng)盜賊開門時(shí)，電路，當(dāng)盜賊開門時(shí)，蜂鳴器就會(huì)叫起來。蜂鳴器就會(huì)叫起來。請(qǐng)說明它的工作請(qǐng)說明它的工作原理，最好通過實(shí)驗(yàn)原理，最好通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M這個(gè)電路的工作。模擬這個(gè)電路的工作。教材教材P64T11. 門關(guān)閉時(shí)，干簧管內(nèi)兩個(gè)簧片被磁化而吸門關(guān)閉時(shí)，干簧管內(nèi)兩個(gè)簧片被磁化而吸合，使觸發(fā)器合，使觸發(fā)器(非門非門)的輸入端為低電平，則其輸?shù)妮斎攵藶榈碗娖?，則其輸出端為高電平，與電源的電壓很接近。于是蜂鳴出端為高電平，與電源的電壓很接近。于是蜂鳴器兩端的

16、電壓很小，不會(huì)發(fā)聲。若盜賊將門打器兩端的電壓很小，不會(huì)發(fā)聲。若盜賊將門打開，永磁體就遠(yuǎn)離干簧管，因而兩個(gè)簧片分離，開，永磁體就遠(yuǎn)離干簧管，因而兩個(gè)簧片分離，使觸發(fā)器使觸發(fā)器(非門非門)的輸入端跳變?yōu)楦唠娖剑瑒t其輸?shù)妮斎攵颂優(yōu)楦唠娖?，則其輸出端變?yōu)榈碗娖健Ｓ谑欠澍Q器兩端達(dá)到了工作電出端變?yōu)榈碗娖?。于是蜂鳴器兩端達(dá)到了工作電壓，就發(fā)出叫聲報(bào)警。壓，就發(fā)出叫聲報(bào)警。使用本節(jié)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)使用本節(jié)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)2的器材，將熱敏電阻改的器材，將熱敏電阻改為干簧管，再找一塊小的永磁體，就可以做這個(gè)為干簧管，再找一塊小的永磁體，就可以做這個(gè)實(shí)驗(yàn)了。實(shí)驗(yàn)了。解答與說明解答與說明2. 請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)電熱水器的控制方請(qǐng)你設(shè)計(jì)

17、一個(gè)電熱水器的控制方案。要求水燒開時(shí)自動(dòng)斷電，而在水溫低案。要求水燒開時(shí)自動(dòng)斷電，而在水溫低于沸點(diǎn)約于沸點(diǎn)約10C時(shí)又自動(dòng)加熱。同時(shí)還要有時(shí)又自動(dòng)加熱。同時(shí)還要有手動(dòng)開關(guān)，必要時(shí)可以在任何溫度下立即手動(dòng)開關(guān)，必要時(shí)可以在任何溫度下立即加熱。加熱。教材教材P64T22. 如圖如圖6-18所示。所示。A為雙金屬片，一端固定為雙金屬片，一端固定在金屬桿上，另一端固定與金屬桿在金屬桿上，另一端固定與金屬桿b構(gòu)成一對(duì)觸構(gòu)成一對(duì)觸點(diǎn)。將它密封在玻璃罩點(diǎn)。將它密封在玻璃罩B內(nèi)，成為溫度傳感器，內(nèi)，成為溫度傳感器，浸入熱水器浸入熱水器C的水中，的水中，J為電磁繼電器的線為電磁繼電器的線圈，圈，a為該繼電器的為該繼電器的常開觸點(diǎn)，常開觸點(diǎn)，R為大功為大功率電熱元件，常溫下，率電熱元件，常溫下，雙金屬片雙金屬片A與觸點(diǎn)與觸點(diǎn)b接接觸，繼電器觸點(diǎn)觸，繼電器觸點(diǎn)a吸合，吸合，電熱元件通電發(fā)熱。電熱元件通電發(fā)熱。 解答與說明解答與說明