第三節(jié)實驗傳感器的應(yīng)用

1、第三節(jié)實驗：傳感器的應(yīng)用第三節(jié)實驗：傳感器的應(yīng)用課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、實驗?zāi)康囊弧嶒災(zāi)康牧私馀c傳感器技術(shù)相關(guān)的物理知識，練習(xí)用傳感器了解與傳感器技術(shù)相關(guān)的物理知識，練習(xí)用傳感器制作自動控制裝置制作自動控制裝置二、實驗器材二、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、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、燈泡二極管、繼電器、燈泡(6 V,0.3 A)、可變電阻、可變電阻R1(最最大阻值大阻值51 k)、電阻、電阻R2(330 )、光敏電阻、集成電、光敏電阻、集成電路實驗板、直流電源路實驗板、直流電源(5 V)、導(dǎo)線若干、黑紙、導(dǎo)線若干、黑紙2溫度報警器實驗：斯密

2、特觸發(fā)器、蜂鳴器、熱溫度報警器實驗：斯密特觸發(fā)器、蜂鳴器、熱敏電阻、可變電阻敏電阻、可變電阻R1(最大阻值最大阻值1 k)、集成電路、集成電路實驗板、直流電源實驗板、直流電源(5 V)、導(dǎo)線若干、燒杯、導(dǎo)線若干、燒杯(盛有熱盛有熱水水)三、實驗原理三、實驗原理1光控開關(guān)光控開關(guān)(1)斯密特觸發(fā)器工作原理斯密特觸發(fā)器工作原理圖圖631如圖如圖631所示光控電路，用發(fā)光二極管所示光控電路，用發(fā)光二極管LED模模仿路燈，仿路燈，RG為光敏電阻，為光敏電阻，R1的最大電阻為的最大電阻為51 k，R2為為330 .在白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻在白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG電阻值較小，電阻值較小，加在斯

3、密特觸發(fā)器加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端端的電壓較低，則輸出端Y輸輸出高電平，發(fā)光二極管出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時，定程度時，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端器的輸入端A端的電壓上升到某個值端的電壓上升到某個值(1.6 V)，輸出，輸出端端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管突然從高電平跳到低電平，則發(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)，這樣就達(dá)到了使路燈，這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的天明熄滅，天暗自動開啟的目的說明：要想在天暗時路燈才會亮，應(yīng)該把

4、說明：要想在天暗時路燈才會亮，應(yīng)該把R1的阻值的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達(dá)電壓達(dá)到某個值到某個值(1.6 V)，就需要，就需要RG的阻值達(dá)到更大，即天的阻值達(dá)到更大，即天色更暗色更暗(2)電磁繼電器工作原理電磁繼電器工作原理圖圖632由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈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模仿路燈，就要用繼電器來啟動工作電路如圖632所示，其中圖中虛線框內(nèi)即為電磁繼電器所示，其中圖中虛線框內(nèi)即為電磁繼電器J,D為動觸點，為動觸點，E為靜觸點當(dāng)線圈為靜觸點當(dāng)線圈A中通電時

5、，電中通電時，電磁鐵產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵磁鐵產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵B向下運動，從而帶動觸向下運動，從而帶動觸點點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中中電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧的作在彈簧的作用下拉起，帶動觸點用下拉起，帶動觸點D與與E分離，自動切斷工作電分離，自動切斷工作電路路(3)控制電路原理控制電路原理天較亮?xí)r，光敏電阻阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入天較亮?xí)r，光敏電阻阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端端A電勢較低，則輸出端電勢較低，則輸出端Y輸出高電平，線圈中無輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通；天較暗時，光敏電阻電

6、流，工作電路不通；天較暗時，光敏電阻RG電電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當(dāng)升高電勢升高，當(dāng)升高到一定值時，輸出端到一定值時，輸出端Y由高電平突然跳到低電平，由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈有電流通過線圈A，電磁繼電器工作，接通工作電，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動開啟；天明后，電阻路，使路燈自動開啟；天明后，電阻RG電阻減小，電阻減小，斯密特觸發(fā)器輸入端斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢逐漸降低，降到一定電勢逐漸降低，降到一定值，輸出端值，輸出端Y突然由低電平跳到高電平，則線圈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不

7、再有電流，則電磁繼電器自動切斷工作電路的電源電源說明：說明：(1)在控制電路中之所以并聯(lián)一只二極管，在控制電路中之所以并聯(lián)一只二極管，是為了防止電磁繼電器釋放銜鐵時線圈中的自感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感電流的通路(2)二極管具有單向?qū)щ娦?，在電路中不能反接，二極管具有單向?qū)щ娦?，在電路中不能反接，否則電磁繼電器將不能正常工作否則電磁繼電器將不能正常工作2溫度報警器溫度報警器圖圖633如圖如圖633所示，常溫下，調(diào)整所示，常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端特觸發(fā)

8、器的輸入端A處于低電平，則輸出端處于低電平，則輸出端Y處于處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端器輸入端A電勢升高，當(dāng)達(dá)到某一值電勢升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平高電平)，其，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而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，發(fā)出報警聲，R1的阻值不同，則報警溫度不同的阻值不同，則報警溫度不同說明：要使熱敏電阻在感測到更低的溫度時報警，說明：要使熱敏電阻在感測到更低的溫度時報警，應(yīng)增大應(yīng)增大R1的阻值，的阻值，

9、R1阻值越大，要使斯密特觸發(fā)器阻值越大，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越大，即輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越大，即溫度越低溫度越低四、實驗步驟四、實驗步驟1光控開關(guān)實驗光控開關(guān)實驗(1)按照電路圖按照電路圖631將各元件組裝到集成電路將各元件組裝到集成電路實驗板上實驗板上(2)檢查各元件的連接，確保無誤檢查各元件的連接，確保無誤(3)接通電源，觀察強(qiáng)光照射光敏電阻和用黑紙包接通電源，觀察強(qiáng)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)裹光敏電阻時發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)2溫度報警器實驗溫度報警器實驗(1)按照電路圖按照電路圖633將各元件組裝到集成電路將

10、各元件組裝到集成電路實驗板上實驗板上(2)檢查各元件的連接，確保無誤檢查各元件的連接，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(dǎo)線若干如圖器、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干如圖634所示，試設(shè)計一個溫控電路，要求溫度低于某一所示，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，畫出電路圖并說明工作過程可以自動斷電，

11、畫出電路圖并說明工作過程圖圖634課堂互動講練課堂互動講練自動控制電路的設(shè)計自動控制電路的設(shè)計【思路點撥】【思路點撥】熱敏電阻熱敏電阻RT與滑動變阻器及電磁與滑動變阻器及電磁繼電器組成低壓控制電路繼電器組成低壓控制電路【精講精析】【精講精析】電路圖如圖電路圖如圖635所示所示圖圖635當(dāng)溫度低于某一值時，熱敏電阻的阻值很大，流當(dāng)溫度低于某一值時，熱敏電阻的阻值很大，流過電磁繼電器的電流很小，繼電器無法吸引銜鐵過電磁繼電器的電流很小，繼電器無法吸引銜鐵P,K處接通，電爐絲處于加熱狀態(tài)；當(dāng)溫度高于某處接通，電爐絲處于加熱狀態(tài)；當(dāng)溫度高于某一值時，熱敏電阻的阻值變得很小，通過電磁繼一值時，熱敏電阻的

12、阻值變得很小，通過電磁繼電器的電流較大，繼電器吸引銜鐵電器的電流較大，繼電器吸引銜鐵P，K處斷開，處斷開，電爐絲停止加熱電爐絲停止加熱【答案】【答案】見精講精析見精講精析【規(guī)律總結(jié)】【規(guī)律總結(jié)】熱敏電阻阻值隨溫度變化，控制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)控制電路的目的管的電流來實現(xiàn)控制電路的目的 工人在鍛壓機(jī)、沖床、鉆床等機(jī)器上勞動工人在鍛壓機(jī)、沖床、鉆床等機(jī)器上勞動時，稍有不慎就會把手壓在里面，造成工傷事時，稍有不慎就會把手壓在里面，造成工傷事故工廠中大都是利用光電控制設(shè)備來避免事故故工廠中大都是利

13、用光電控制設(shè)備來避免事故發(fā)生的如圖發(fā)生的如圖636所示為光控繼電器的示意圖所示為光控繼電器的示意圖,它由電源、光電管它由電源、光電管(當(dāng)有光照射時，在陰極當(dāng)有光照射時，在陰極K端會端會放出電子放出電子)、放大器、電磁繼電器等幾部分組、放大器、電磁繼電器等幾部分組成這樣，當(dāng)工人不慎將手伸入危險區(qū)域時，由成這樣，當(dāng)工人不慎將手伸入危險區(qū)域時，由自動控制電路的分析自動控制電路的分析于遮住了光線，光控繼電器銜鐵立即變化，使于遮住了光線，光控繼電器銜鐵立即變化，使機(jī)床停止工作，避免事故發(fā)生光控繼電器的機(jī)床停止工作，避免事故發(fā)生光控繼電器的原理是：當(dāng)光照射光電管時原理是：當(dāng)光照射光電管時_圖圖636【思路點撥】【思路點撥】光電管的作用是繼電器控制電路光電管的作用是繼電器控制電路的通斷開關(guān)，有光照射時，繼電器通電，無光照的通斷開關(guān)，有光照射時，繼電器通電，無光照射時，繼電器斷電人對照射到光電管上的光的射時，繼電器斷電人對照射到光電管上的光的遮擋作為電路的輸入指令遮擋作為電路的輸入指令【精講精析】【精講精析】陰極陰極K發(fā)射電子，電路中產(chǎn)生電流發(fā)射電子，電路中產(chǎn)生電流,經(jīng)放大器放大后的電流使電磁鐵經(jīng)放大器放大后的電流使電磁鐵M磁化，將銜鐵磁化，將銜鐵N吸??；無光照射光電管時，電路中無電流，吸?。粺o光照射光電管時，電路中無電流，N自動自動離開離開M，右側(cè)電路接通，燈，右側(cè)電路