簡單的邏輯電路傳感器的應(yīng)用(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第七課時 簡單的邏輯電路 傳感器的應(yīng)用專心-專注-專業(yè)考點剖析【教學(xué)要求】1通過門電路,初步了解邏輯電路的基本原理以及在自動控制中的應(yīng)用。2初步了解集成電路的基本作用?！局R再現(xiàn)】一、簡單的邏輯電路1門電路的概念在日常生活中任一事物的發(fā)生、發(fā)展都遵循著一定的規(guī)律性，或者說存在著一定的因果關(guān)系。這種一定的規(guī)律性或因果關(guān)系就是邏輯。在數(shù)字電子技術(shù)中尤其側(cè)重雙值邏輯問題，雙值邏輯關(guān)系在日常生活中比比皆是，如真與假 有與無是與非、好與壞、高與低、上與下等。與之相對應(yīng)在邏輯運算中二進制運算總是取“0”與“1”兩個值來反映這兩種可能性。一般用兩個不同電位的脈沖來代表“0”和“1”

2、。因而人們就可以借助電路來完成這種邏輯運算 。能完成邏輯運算的電路叫邏輯電路。由于這種電路又像一扇“門”那樣依一定的條件“開與關(guān)” 門電路就像一扇門，當(dāng)具備開門條件時，輸出端就有一個信號輸出；反之，門關(guān)閉，就有另一個信號輸出。因而又稱門電路，通常也叫開關(guān)電路。2門電路的種類(1)與門電路：當(dāng)決定一件事情(果)的各個（兩個）條件(因)全部具備這一件事情就會發(fā)生，這種因果關(guān)系，我們稱之為“與”邏輯關(guān)系。如：安全恒溫器。在 “ 與 ” 門的兩個輸入端分別接上一個水位傳感器和水溫傳感器 , 只有當(dāng)水充滿水箱 , 水箱中的溫度低于某一溫度時 ," 與 " 門的輸出端給電熱水器開關(guān)輸入

3、一個導(dǎo)通信號 , 電熱水器的加熱開關(guān)才會接通電源 , 對水箱中的水進行加熱。 (2)或門電路：當(dāng)決定一件事情(果)的各個條件(因)中，只要具備一個或者一個以上的條件這一件事情就會發(fā)生。這種因果關(guān)系我們稱之為“或邏輯關(guān)系”。如：一個并聯(lián)電路中電燈在干路上,而不是在支路上,當(dāng)任何一個支路上的開關(guān)接合的時候電路都會使得電燈亮(也就是當(dāng)其中任何一個條件滿足時，事情才會成立. 在日常生活中或邏輯關(guān)系也是常見的，例如有的摩托車采用遙控點火和手動點火兩種方式起動就是采用的 “或”門電路。(3)非門電路：輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)呈相反的邏輯關(guān)系，叫做“非”邏輯。如：如圖所示電路中，開關(guān)A 閉合與燈L亮的關(guān)系就是非邏

4、輯關(guān)系。因為開關(guān)A （條件）閉合燈L（結(jié)果）就熄滅，開關(guān)A斷開，燈L就亮。非門電路也稱為反相器。斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。二、傳感器的應(yīng)用1實驗?zāi)康模撼醪搅私鈧鞲衅鞯膽?yīng)用2實驗原理：傳感器是將它感受到的物理量(如光、熱、力等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學(xué)量)熱電傳感器主要利用熱敏電阻將熱信號轉(zhuǎn)變成電信號，光電傳感器是利用光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)變成電信號 熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，常態(tài)時其阻值約為10 k，其電阻率隨溫度的變化而迅速變化，溫度升高時，其電阻率顯著減小 光敏電阻也是由半導(dǎo)體材料制成的，其電阻率在光照射下顯著減小在沒有光照射下其阻值可以達到幾十M，在一般室內(nèi)照射下，電阻可以

5、降到幾k利用多用電表的歐姆擋測量不同溫度下熱敏電阻的阻值以及不同光照條件下光敏電阻的阻值，就可以了解熱敏電阻隨溫度的變化規(guī)律以及光敏電阻隨光照的變化規(guī)律3實驗器材：（略） 4實驗步驟：（略）重點突破知識點一門電路的選擇按不同要求，應(yīng)用相應(yīng)的傳感器和門電路。【應(yīng)用1】大多樓道燈具有這樣的功能：天黑時，出現(xiàn)聲音它就開啟，而在白天，即使有聲音它也沒有反應(yīng)。（1）控制電路中接入了哪幾種傳感器？（2）這幾種傳感器來的信號，應(yīng)通過哪幾種門電路后，再進入執(zhí)行電路？導(dǎo)示: (1)接入了兩種傳感器：光傳感器（通常用的是光敏電阻）；聲傳感器（通常用的是微型駐極體話筒）。(2)因為點亮樓道燈需要同時具備兩個條件，即

6、足夠暗的光照和足夠大的聲音，所以要使用與門。知識點二斯密特觸發(fā)器 斯密特觸發(fā)器是非門電路，它的應(yīng)用較廣泛?！緫?yīng)用2】可以用型號為74LS14的非門集成電路，發(fā)光二極管LED和限流電阻R=330來組成一個邏輯電平檢測器，電路如圖所示。圖中的S為斯密特觸發(fā)器，斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。使用時，將檢測器的輸入端接到被測點。請分析：當(dāng)被測點為高電平時，LED是否發(fā)光？低電平時呢？說出道理。導(dǎo)示:當(dāng)被測點為高電平時，斯密特觸發(fā)器輸入端為高電平，則輸出端為低電平，故LED發(fā)光；當(dāng)被測點為低電平時，即為低電平，則輸出端為高電平，LED不發(fā)光?！緫?yīng)用3】溫度報警器電路如圖所示，請說明其工作原理。導(dǎo)示:

7、常溫下，調(diào)整1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端處于低電平，則輸出端處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度高時，熱敏電阻T阻值減小,斯密特觸發(fā)器輸入端電勢升高，當(dāng)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，1的阻值不同，則報警溫度不同。要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應(yīng)減小1的阻值，1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。知識點三物理量的轉(zhuǎn)化測量 傳感器是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，然后進行顯示或進行自動控制，或進行放大處理?！緫?yīng)用2】在探究課上，趙明和李青兩位同學(xué)分別設(shè)計了如甲、乙兩圖所示的電子秤。所用器材

8、相同，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計?？勺冸娮栝L為L，電阻為R。彈簧導(dǎo)電，勁度系數(shù)為k，其電阻不計。連接甲圖中的電壓表的導(dǎo)線可自由伸縮。不測量時指針P均在a處（如圖中虛線所示）。使電壓表的示數(shù)與所稱的重力對應(yīng)便成為電子秤。（1）不稱重時，甲、乙兩圖中的電壓表示數(shù)分別是多大？（2）分別寫出對應(yīng)于甲、乙兩種設(shè)計所稱重力G與電壓表的示數(shù)u以及E、k、L的關(guān)系式。（3）比較甲、乙兩個電路，哪一個比較好？為什么？（4）設(shè)想兩種設(shè)計的電子秤測重力時可能出現(xiàn)的問題（只要提出問題，不必解答）？導(dǎo)示:從圖上可以看出，隨著重力的增加，彈簧就要縮短，帶著指針下移，電路發(fā)生變化，電壓表讀數(shù)也相應(yīng)變化，從電壓表的讀數(shù)就可以知

9、道重力的大小。甲圖的電壓表是測量ap電阻之間的電壓U1。U1：E=x1：L，G1=kx1。乙圖的電壓表是測量bp電阻之間的電壓U2。U2：E=（L-x2）：L，G2=kx2。所以各小題參考答案：（1）甲：0，乙：E。（2）甲：G=kL/E，乙：G=kL（E-U）/E。（3）甲好，重力與電壓表示數(shù)成正比，表的刻度均勻。（4）重力太小讀不出；重力太大超出量程。自動控制、自動測量在生活中越來越普遍了。緊密聯(lián)系生活是新課標(biāo)的精神之一，也是亮點之一。本題巧妙地將電阻與長度的關(guān)系與彈簧彈力與長度的關(guān)系緊密聯(lián)系在一起，從而設(shè)計出電子秤。這種聯(lián)系的觀點在創(chuàng)新過程中必不可少。知識點二傳感器特性示例【應(yīng)用3】家用

10、電熱滅蚊器中電熱部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率與溫度的關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、控溫兩重功能，對此以下說法中正確的是（ ）A通電后其功率先增大后減小B通電后其功率先減小后增大C當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1至t2的某一值不變D當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1或t2不變導(dǎo)示:根據(jù)PTC元件的電阻率隨溫度變化的曲線，可知在常溫下，它的電阻是相當(dāng)小的，通入電流以后，隨著溫度的升高，其電阻率先變小后增大，那么它的功率先變大，后變小，溫度保持在在t1至t2的某一值不變，這時候電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，如果

11、溫度再升高，電阻率變大，導(dǎo)致電流變小，溫度就會降下來；如果溫度降低，電阻率減小，導(dǎo)致電流變大，溫度就會升上去，所以本題正確答案為A、C。成功體驗1（08淮陰月考）如圖所示是由基本邏輯電路構(gòu)成的一個公路路燈自動控制電路，圖中虛線框內(nèi)M是一只感應(yīng)元件，虛線框N中使用的是門電路。則（ ）AM為光敏電阻，N為與門電路BM為光敏電阻，N為非門電路CM為熱敏電阻，N為非門電路DM為熱敏電阻，N為或門電路2如圖是火警報警器電路的示意圖，其中R3為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，這種半導(dǎo)體熱敏材料的電阻率隨溫度的升高而增大，值班室的顯示器為電路中的電流表，電源兩極之間接一報警器，當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，顯

12、示器的電流I，報警器兩端的電壓U的變化情況（ ）AI變大，U變小 BI變小，U變大 CI變小，U變小 DI變大，U變大3如圖所示的電路圖是一個應(yīng)用“非”門構(gòu)成一個簡易火警報警電路，則圖中X框、Y框中應(yīng)是( )AX為熱敏電阻，Y為可變電阻 BX為可變電阻，Y為熱敏電阻CX為熱敏電阻，Y為開關(guān) DX、Y均為熱敏電阻4如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強度增大時，（ ）A電壓表的示數(shù)增大 BR2中電流減小C小燈泡的功率增大 D電路的路端電壓增大5（07揚州市模）某位移傳感器的工作原理如圖甲所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬桿 P，通過理想電壓表顯示的數(shù)

13、據(jù)來反映物體的位移x。設(shè)電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，滑動變阻器的長度為L，物體M以O(shè)點為平衡位置做簡諧運動(取向右為正方向)，振幅為L/2， 物體經(jīng)過O點時P恰好位于滑動變阻器的中點。若電壓表的示數(shù)U隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則下列說法中正確的是（ ）A在t1時刻M具有正方向最大速度B在t2時刻M的速度為零C在t1時刻到t2時刻時間內(nèi)，M的加速度先減小后增大D在t1時刻到t2時刻時間內(nèi)，M的加速度先增大后減小6有一個未知的勻強磁場，用如下方法測其磁感應(yīng)強度，如圖所示，把一個橫截面是矩形的銅片放在磁場中，使它的上、下兩個表面與磁場平行，前、后兩個表面與磁場垂直當(dāng)通入從左向右的電流 I 時，連接在上、下兩個表面上的電壓表示數(shù)為U已知銅片中單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，電子質(zhì)量m，帶電量為e，銅片厚度（前后兩個表面厚度）為d，高度（上、下兩個表面的距離）為h，求磁場的磁感應(yīng)強度B參考答案1B2R3處出現(xiàn)火情，溫度升高，則R3電阻增大，整個外電路電阻要增大，U端也要增大，R3兩端電壓增大，R2兩端電壓要增大，I增大。故選D。3Y為熱敏電阻，溫度高時電阻小，A點電勢低，經(jīng)過非門電路電勢變高，電鈴響；改變可變電阻阻值可設(shè)定報警溫度。故選B。4當(dāng)光強度增大時，R3