第六章第四節(jié) 傳感器應用實驗

1、第四節(jié) 傳感器的應用實驗,學習目標：1.通過動手實驗，更深切地體會傳感器的作用 2培養(yǎng)學生的學習興趣，激發(fā)學生的創(chuàng)新能力 3提高學生的實踐能力，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W作風,重點難點：1.對邏輯電路和集成電路的認識 2光控開關(guān)電路的分析、組裝和調(diào)試 3溫度報警器的分析、組裝和調(diào)試 4學生對一些常用電子元器件的理解和使用要點的掌握 易錯問題：對一些電路元件的用途及使用方法不了解而出錯,一、實驗目的 了解與傳感器技術(shù)相關(guān)的物理知識，練習用傳感器制作自動控制裝置 二、實驗器材 1光控開關(guān)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(33

2、0 )、光敏電阻、集成電路實驗板、直流電源(5 V)、導線若干、黑紙,基礎(chǔ)知識梳理,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),三、實驗原理 1光控開關(guān) (1)斯密特觸發(fā)器工作原理如圖641所示光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51 k，R2為330 .,圖641,在白天，光強度較大，光敏電阻RG電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導通；當天色暗到一定程度時，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A端的電

3、壓上升到某個值(1.6 V)，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導通發(fā)光(相當于路燈亮了)，這樣就達到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的,說明：要想在天暗時路燈才會亮，應該把R1的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達到某個值(1.6 V)，就需要RG的阻值達到更大，即天色更暗,(2)電磁繼電器工作原理,圖642,由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈模仿路燈，就要用繼電器來啟動工作電路如圖642所示，其中圖中虛線框內(nèi)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，電磁鐵產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵B向下運動，從而帶動觸點D向下與E接觸，將工作電路接通，當線圈A

4、中電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧的作用下拉起，帶動觸點D與E分離，自動切斷工作電路,(3)控制電路原理 天較亮時，光敏電阻阻值較小，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電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當升高到一定值時，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，電阻RG電阻減小，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不再有電流，則電磁繼電器自動切斷工作電路的電源,說明：(1)在控制電路中之所以并聯(lián)一只二極

5、管，是為了防止電磁繼電器釋放銜鐵時線圈中的自感電動勢損壞集成電路，二極管的存在可以提供自感電流的通路 (2)二極管具有單向?qū)щ娦裕陔娐分胁荒芊唇?，否則電磁繼電器將不能正常工作,2溫度報警器 常溫下，調(diào)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,圖643,說明：要使熱敏電阻在感測到更低的溫度時報警，應增大R1的阻值，R1阻值越大，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達到高電平

6、，則熱敏電阻阻值要求越大，即溫度越低,四、實驗步驟 1光控開關(guān)實驗 (1)按照電路圖641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，觀察強光照射光敏電阻和用黑紙包裹光敏電阻時發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài),2溫度報警器實驗 (1)按照電路圖643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、觀察熱敏電阻處于常溫環(huán)境時和置于熱水中時，蜂鳴器是否發(fā)聲,現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)和導線若干如圖644所示，試設(shè)計一個溫控電路，要求溫度低于某一值時，電爐絲自動通電供熱，高于另一值時，又可以自動斷電，畫出電路

7、圖并說明工作過程,課堂互動講練,【思路點撥】直流電源E、熱敏電阻R1與滑動變阻器及電磁繼電器構(gòu)成低壓控制電路，交流電源與電爐絲R2及自動開關(guān)S2構(gòu)成工作電路,圖644,【解析】電路圖如圖645所示，閉合開關(guān)S1，當溫度低于設(shè)計值時熱敏電阻阻值大，通過電磁繼電器電流不能使它工作，S2接通電爐絲加熱當溫度達到設(shè)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，S2斷開，電爐絲斷電，停止加熱當溫度低于設(shè)計值，又重復前述過程,【答案】見解析,圖645,【點評】熱敏電阻阻值隨溫度變化，控制電路中電流發(fā)生變化，通過改變電磁繼電器螺線管的電流來實現(xiàn)控制電路的目的,光敏電阻在各種自動化裝置中有很多應用，其中就可用于街道路燈的自動控制開關(guān)如圖646為模擬電路，其中A為光敏電阻，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈，請連成正確的電路，達到日出燈熄，日落燈亮的效果,圖646,解析：電路連接如圖所示 當天