【物理】63实验：传感器的应用课件2（新人教版选修3-2）.ppt

第六章第六章 传感器传感器第三节第三节 实验：传感器的应用实验：传感器的应用人教版选修人教版选修3-2一、二极管的特点和作用一、二极管的特点和作用 1、二极管具有单向导电性 2、发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。 二、三极管的特点和作用1、三极管具有电流放大作用。 2、晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。 三、斯密特触发器斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V。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。实验实验1、光控开关、光控开关工作原理工作原理 白天，光强度较大，光敏电阻白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较小，加在斯密特电阻值较小，加在斯密特触发器触发器A端的电压较低，则输出端端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极输出高电平，发光二极管管LED不导通；当天色暗到一定程度时，不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端一定值，斯密特触发器的输入端 A的电压上升到某个值的电压上升到某个值（1.6V），输出端），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极突然从高电平跳到低电平，则发光二极管管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的天明熄灭，天暗自动开启的目的 思考与讨论思考与讨论1、要想在天更暗时路灯才会亮，应该把、要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调的阻值调大些还是调小些？为什么？大些还是调小些？为什么？ 应该把应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端器的输入端A电压达到某个值（如电压达到某个值（如1.6V），就需要），就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。的阻值达到更大，即天色更暗。2、用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？、用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？ 由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯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工作电路如泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路如下图所示。下图所示。 电磁继电器的工作原理电磁继电器的工作原理 当线圈当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点向下运动，从而带动动触点D向下与向下与E接触，将工作接触，将工作电路接通，当线圈电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点在弹簧作用下拉起，带动触点D与与E分离，分离，自动切断工作电路自动切断工作电路控制电路的工作原理控制电路的工作原理 天较亮时，光敏电阻天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端阻值较小，斯密特触发器输入端A电电势较低，则输出端势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，使路灯自动开启；天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入阻值减小，斯密特触发器输入端端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端电势逐渐降低，降到一定值，输出端 Y突然由低电平跳到突然由低电平跳到高电平，则线圈高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭路的电源，路灯熄灭实验实验2.温度报警器温度报警器工作原理工作原理 常温下，调整常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电处于低电平，则输出端平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发阻值减小，斯密特触发器输入端器输入端A电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端电势升高，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，由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，Rl的的阻值不同，则报警温度不同阻值不同，则报警温度不同 怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？ 应减小应减小R1的阻值，的阻值，R1阻值越小，要使斯密特阻值越小，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，即温度越高要求越小，即温度越高思考与讨论思考与讨论【例1】现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干如图所示，试设计一个温控电路要求器、开关和导线若干如图所示，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，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，画出电路图说明工作过程又可以自动断电，画出电路图说明工作过程热敏电阻热敏电阻R1与滑动变阻器及电与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路磁继电器构成低压控制电路 工作过程：闭合工作过程：闭合S当温度低于设计值时热当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，使它工作，K接通电炉丝加热当温度达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，电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，断开，电炉丝断电，停止供热当温度低于设计电炉丝断电，停止供热当温度低于设计值，又重复前述过程值，又重复前述过程 例：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，画出电路图说明工作过程典例分析（1 1）电路图如图所示：热敏电阻）电路图如图所示：热敏电阻R R1 1与滑动变阻器及电与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路磁继电器构成低压控制电路 （2 2）工作过程：闭合）工作过程：闭合S S当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，通过电磁继电器电流不能使它工作，K K接通电炉丝加热当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，的电流达到工作电流，K K断开，电炉丝断电，停止供热当断开，电炉丝断电，停止供热当温度低于设计值，又重复前述过程温度低于设计值，又重复前述过程四、课堂总结、点评四、课堂总结、点评光控开关温度报警器传感器的应用实例