2019-2020學(xué)年人教版物理選修3-2課件：第六章 3　實(shí)驗(yàn) 傳感器的應(yīng)用

1、-1- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 -2- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè)首 頁(yè) -3- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課前篇 自主預(yù)習(xí) 1.斯密特觸發(fā)器 斯密特觸發(fā)器是一種特殊的非門(mén)(選填“與門(mén)”“或門(mén)”或“非門(mén)”)電 路。當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個(gè)值時(shí),輸出端Y會(huì)突 然從高電平跳到低電平,而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個(gè)值的時(shí) 候,Y會(huì)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(hào)轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號(hào)。 2.光控開(kāi)關(guān) 如圖所示的光

2、控開(kāi)關(guān)電路中的LED是發(fā)光二極管(填電子元件的 名稱(chēng)),RG是光敏電阻(填電子元件的名稱(chēng)),當(dāng)有較強(qiáng)的光照射RG時(shí), 斯密特觸發(fā)器Y端輸出高(選填“高”或“低”)電平。 -4- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課前篇 自主預(yù)習(xí) 3.溫度報(bào)警器 如圖所示的溫度報(bào)警器電路中RT是熱敏電阻(填電子元件的名 稱(chēng)),當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí),蜂鳴器將發(fā)出鳴叫聲。 -5- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 探究突破 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解光控開(kāi)關(guān)和溫度報(bào)警器的工作原理。 2.

3、練習(xí)用傳感器制作自動(dòng)控制設(shè)備。 -6- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.光控開(kāi)關(guān)電路分析 (1)電路如圖所示 (2)斯密特觸發(fā)器 實(shí)質(zhì)是一個(gè)具有特殊功能的非門(mén),當(dāng)A端電勢(shì)高于1.6 V時(shí),Y端會(huì) 輸出0.25 V的低電勢(shì),當(dāng)A端電勢(shì)低于0.8 V時(shí),Y端會(huì)輸出3.4 V的高 電勢(shì)。 -7- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) (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(guò)的電流較小,要用白熾燈泡模仿路燈,就 要

4、使用繼電器來(lái)啟閉另外的供電電路。如圖所示,圖中虛線框內(nèi)即 為電磁繼電器J,D為動(dòng)觸點(diǎn),E為靜觸點(diǎn)。當(dāng)線圈A中通電時(shí),鐵芯中 產(chǎn)生磁場(chǎng),吸引銜鐵B向下運(yùn)動(dòng),從而帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)D向下與靜觸點(diǎn)E 接觸,將工作電路接通,當(dāng)線圈A中電流為零時(shí),電磁鐵失去磁性,銜 鐵B在彈簧作用下被拉起,動(dòng)觸點(diǎn)D與靜觸點(diǎn)E分離,自動(dòng)切斷工作 電路。 -8- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 控制電路的原理 天較亮?xí)r,光敏電阻RG阻值較小,斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)較低, 則輸出端Y輸出高電平,線圈中無(wú)電流,工作電路不通;天較暗時(shí),光 敏電阻RG電阻增

5、大,斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高,當(dāng)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(guò)線圈A,電磁繼電 器工作,接通工作電路,使路燈自動(dòng)開(kāi)啟;天明后,RG阻值減小,斯密特 觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)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(dòng)切斷工作電路 的電源,路燈熄滅。 -9- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 2.溫度報(bào)警器電路分析 電路如圖所示。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(wú)電流通過(guò)蜂鳴器,蜂鳴器不 發(fā)聲;當(dāng)

6、溫度升高時(shí),熱敏電阻RT阻值減小,斯密特觸發(fā)器輸入端A 電勢(shì)升高,當(dāng)達(dá)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(bào)警聲,R1的阻值不同,則報(bào)警溫度不同。 -10- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 三、實(shí)驗(yàn)器材 1.光控開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn):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(shí)驗(yàn)板、直流電源(5 V)、導(dǎo)線若干、黑紙。 2.溫度報(bào)警器實(shí)驗(yàn):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(shí)驗(yàn)板、直流電源(5 V)、導(dǎo)線若 干、燒杯(盛有熱水)。 -11- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.光控開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟 (1)按照電路圖將各元件組裝到集成電路實(shí)驗(yàn)板上。 (2)檢查各元件的連接,確保無(wú)誤。 (3)接通電源,調(diào)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(bào)警器實(shí)驗(yàn)步驟 (1)按照電路圖將各元件組裝到集成電路實(shí)驗(yàn)板上。 (2)檢查各元

8、件的連接,確保無(wú)誤。 (3)接通電源,調(diào)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(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 【注意事項(xiàng)】 1.光控開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn) (1)安裝前對(duì)器材進(jìn)行測(cè)試,確保各元件性能良好后,再進(jìn)行安裝。 (2)二極管連入電路時(shí),極性不能反接,否則繼電器不能正常工作。 (3)要想天暗時(shí)路燈才會(huì)亮,應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些。 2.溫度報(bào)警器實(shí)驗(yàn) (1)安裝前對(duì)器材進(jìn)行測(cè)試,確保各元件性能良好后,再進(jìn)行安裝

9、。 (2)要使熱敏電阻在較低的溫度時(shí)報(bào)警應(yīng)增大R1的阻值。 -13- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 典例剖析 電磁繼電器與自動(dòng)控制 【例題】 現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變 阻器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。如圖所示,試設(shè)計(jì)一個(gè)溫控電路。要求溫 度低于某一溫度時(shí),電爐絲自動(dòng)通電供熱,超過(guò)某一溫度時(shí),又可以 自動(dòng)斷電,畫(huà)出電路圖并說(shuō)明工作過(guò)程。 -14- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 解析:電路圖如圖所示。 工作過(guò)程:閉合S,當(dāng)溫

10、度低于設(shè)計(jì)值時(shí)熱敏電阻阻值大,通過(guò)電磁 繼電器的電流不能使它工作,K接通電爐絲加熱,當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值 時(shí),熱敏電阻減小到某值,通過(guò)電磁繼電器的電流達(dá)到工作電流,K 斷開(kāi),電爐絲斷電,停止供熱。當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值,又重復(fù)前述過(guò)程。 答案:見(jiàn)解析 -15- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 設(shè)計(jì)自動(dòng)控制電路時(shí),一般按照以下的思路進(jìn)行 (1)根據(jù)題目給出的儀器和要求畫(huà)出控制電路和工作電路。 控制電路由電源、開(kāi)關(guān)、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元 件)、電磁繼電器和導(dǎo)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(dǎo)線等組成。這兩個(gè)電路相互獨(dú)立,又通 過(guò)電磁繼電器相關(guān)聯(lián),電磁繼電器實(shí)際上是工作電路的開(kāi)關(guān)。 (2)分析自控電路的合理性。 電路設(shè)計(jì)完成后,要對(duì)它的合理性進(jìn)行分析,用光照射光敏電阻 或?qū)崦綦娮杓訜?檢查工作電路的接通和斷開(kāi)是否符合實(shí)際要求。 例如,自控路燈電路的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 隨堂檢測(cè) 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(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵片,K為彈簧,S為一對(duì)觸頭,A、B、C、D為四個(gè)接線柱。

12、電磁繼電器與傳感器配合,可完成自動(dòng)控制的要求,其工作方式是( ) A.A與B接信號(hào)電壓,C與D跟被控電路串聯(lián) B.A與B接信號(hào)電壓,C與D跟被控電路并聯(lián) C.C與D接信號(hào)電壓,A與B跟被控電路串聯(lián) D.C與D接信號(hào)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(yīng)接信號(hào)電壓,線圈電流 隨信號(hào)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(kāi),進(jìn)而起到控制作用,故正確答案為A。 答案:A -17- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 隨堂檢測(cè) 1234 2.(多選)溫度報(bào)警器的電路示意圖如圖所示,下面對(duì)此電路的

13、分析 正確的是() A.當(dāng)RT的溫度升高時(shí),其阻值減小,A端電勢(shì)降低,Y端電勢(shì)升高,蜂鳴 器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲 B.當(dāng)RT的溫度升高時(shí),其阻值減小,A端電勢(shì)升高,Y端電勢(shì)降低,蜂鳴 器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲 C.當(dāng)增大R1時(shí),A端電勢(shì)升高,Y端電勢(shì)降低,蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲 D.當(dāng)增大R1時(shí),A端電勢(shì)降低,Y端電勢(shì)升高,蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲 答案:BC -18- 3 3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 隨堂檢測(cè) 1234 3.(多選)如圖所示,全自動(dòng)洗衣機(jī)中的排水閥是由程序控制器控制 其動(dòng)作的,當(dāng)進(jìn)行排水和脫水工序時(shí),控制鐵芯1的線圈通電,使鐵芯 2運(yùn)動(dòng),從而牽引排水閥的閥門(mén)排除污水。以下說(shuō)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(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用 課前篇 自主預(yù)習(xí) 課堂篇 探究學(xué)習(xí) 隨堂檢測(cè)首 頁(yè) 隨堂檢測(cè) 1234 4.如圖所示,自動(dòng)水位報(bào)警的示意圖,其中