傳感器的應(yīng)用(二)

高二物理第六章傳感器的應(yīng)用（二）三、光傳感器的應(yīng)用--火災(zāi)報(bào)警器閱讀教材第59頁(yè)，思考并回答有關(guān)問(wèn)題。簡(jiǎn)述煙霧散射火災(zāi)報(bào)警器的工作原理？

答:報(bào)警器帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二

極管LED、光電三極管和不透明的擋板。

平時(shí)，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，

呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有

散射作用，使部分光線照射到光電三極管

上，其電阻變?。c傳感器連接的電路檢

測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。

把光敏電阻、多用表的直流電流擋和

干電池按照?qǐng)D6.3-6甲連成電路，這樣就能

對(duì)光照的強(qiáng)度進(jìn)行比較性測(cè)量。光敏電阻

受到的光照越強(qiáng)，電路中的電流越大。[實(shí)驗(yàn)]測(cè)量光照的強(qiáng)度

白天，將它放在教室中適合閱讀的

地方，記下電流表的讀數(shù)。晚上，用它

來(lái)檢測(cè)燈光對(duì)書(shū)桌的照明。比較兩者的

差別。

還可以按

照?qǐng)D6.3-6乙、

把光敏電阻R的

引腳穿過(guò)硬泡

沫塑料板Z而固

定，再罩上內(nèi)壁涂黑、長(zhǎng)度足夠的遮光筒T，

避免雜散光的干擾。然后分別把不同的光源

L（如蠟燭、幾種不同功率的白熾燈泡、日光

燈管等）都放在與光敏電阻相同距離（例如

1m）的位置，比較它們的亮度。 1.斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能

的非門(mén)。符號(hào)_______。三、斯密特觸發(fā)器 1.斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能

的非門(mén)。符號(hào)_______。2.其有何特點(diǎn)？ 1.斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能

的非門(mén)。符號(hào)_______。2.其有何特點(diǎn)？輸入1.6V(高電平)，輸出0.25V(低電平)輸入0.8V(低電平)，輸出3.4V(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)[實(shí)驗(yàn)1]：路燈光控開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)

圖中LED是路燈，試分析該電路如何做

到在天色暗時(shí)讓路燈自動(dòng)點(diǎn)亮，而在天明時(shí)

自動(dòng)熄滅？工作原理[實(shí)驗(yàn)1]：路燈光控開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)白天，光強(qiáng)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(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個(gè)值(1.6V)，輸出端Y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

(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣

就達(dá)到了使路燈天明熄滅，

天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的．工作原理[實(shí)驗(yàn)1]：路燈光控開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)

1.要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？為什么？

[思考與討論]

1.要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？為什么？

應(yīng)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(dá)到某個(gè)值（如1.6V），就需要RG的阻值達(dá)到更大，即天色更暗。

2.用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？

[思考與討論]

1.要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？為什么？

應(yīng)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(dá)到某個(gè)值（如1.6V），就需要RG的阻值達(dá)到更大，即天色更暗。

2.用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？

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，就要使用繼電器來(lái)啟閉工作電路．如下圖所示。[思考與討論]電磁繼電器的工作原理電磁繼電器的工作原理當(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在彈簧作用下拉起，帶動(dòng)觸點(diǎn)D與E分離，自動(dòng)切斷工作電路．

光照時(shí)，RG阻

值____，A為_(kāi)_____

電平，Y為_(kāi)_____電

平，繼電器中無(wú)電流

不工作，燈泡______

（填“亮”或“不

亮”），無(wú)光或弱光時(shí)，RG阻值_______，

A為_(kāi)____電平，Y為_(kāi)_____電平，繼電器

有電流，吸引銜鐵使觸點(diǎn)接觸，電路接通，

燈泡______（填“亮”或“不亮”）。試分析其工作原理？

光照時(shí)，RG阻

值____，A為_(kāi)_____

電平，Y為_(kāi)_____電

平，繼電器中無(wú)電流

不工作，燈泡______

（填“亮”或“不

亮”），無(wú)光或弱光時(shí)，RG阻值_______，

A為_(kāi)____電平，Y為_(kāi)_____電平，繼電器

有電流，吸引銜鐵使觸點(diǎn)接觸，電路接通，

燈泡______（填“亮”或“不亮”）。試分析其工作原理？高不亮較小低

光照時(shí)，RG阻

值____，A為_(kāi)_____

電平，Y為_(kāi)_____電

平，繼電器中無(wú)電流

不工作，燈泡______

（填“亮”或“不

亮”），無(wú)光或弱光時(shí)，RG阻值_______，

A為_(kāi)____電平，Y為_(kāi)_____電平，繼電器

有電流，吸引銜鐵使觸點(diǎn)接觸，電路接通，

燈泡______（填“亮”或“不亮”）。試分析其工作原理？高不亮高較大亮低較小低蜂鳴器兩端的直流電壓為4~6V時(shí)會(huì)發(fā)聲簡(jiǎn)述工作原理？[實(shí)驗(yàn)2]溫度報(bào)警器工作原理[實(shí)驗(yàn)2]溫度報(bào)警器工作原理常溫下，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)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，Rl的阻值不同,

則報(bào)警溫度不同．[實(shí)驗(yàn)2]溫度報(bào)警器怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？思考與討論怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？應(yīng)減小R1的阻值，R1阻值越小，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小，即溫度越高．思考與討論

1.圖6.3-4是一個(gè)簡(jiǎn)單的磁控防盜報(bào)警裝置。門(mén)的上沿嵌入一小塊永磁體M，門(mén)框內(nèi)與M相對(duì)的位置嵌入干簧管H，并且將干簧管接入圖示的電路。睡覺(jué)前連接好

電路，當(dāng)盜賊開(kāi)門(mén)時(shí)，

蜂鳴器就會(huì)叫起來(lái)。

請(qǐng)說(shuō)明它的工作

原理，最好通過(guò)實(shí)驗(yàn)

模擬這個(gè)電路的工作。教材P64T1

1.門(mén)關(guān)閉時(shí)，干簧管內(nèi)兩個(gè)簧片被磁化而吸合，使觸發(fā)器(非門(mén))的輸入端為低電平，則其輸出端為高電平，與電源的電壓很接近。于是蜂鳴器兩端的電壓很小，不會(huì)發(fā)聲。若盜賊將門(mén)打開(kāi)，永磁體就遠(yuǎn)離干簧管，因而兩個(gè)簧片分離，使觸發(fā)器(非門(mén))的輸入端跳變?yōu)楦唠娖?，則其輸出端變?yōu)榈碗娖健Ｓ谑欠澍Q器兩端達(dá)到了工作電壓，就發(fā)出叫聲報(bào)警。

使用本節(jié)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)2的器材，將熱敏電阻改為干簧管，再找一塊小的永磁體，就可以做這個(gè)實(shí)驗(yàn)了。

解答與說(shuō)明^^^^^^^教材P61T1

1.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)加速度計(jì)，如圖6.2-10所示。較重的滑塊2可以在光滑的框架1中平移，滑塊兩側(cè)用彈簧3拉著；R為滑動(dòng)變阻器，4是滑動(dòng)片，它與電阻器任一端間的電阻值都與它到這端的距離成正此。這個(gè)裝置實(shí)際上是一個(gè)加速度傳感器。

兩個(gè)電池E的電壓相

同。按圖連接電路后，電

壓表指針的零點(diǎn)調(diào)在中央，

當(dāng)P端的電勢(shì)高于Q端時(shí)，

指針向零點(diǎn)右側(cè)偏轉(zhuǎn)。^^^^^^^你認(rèn)為他的設(shè)計(jì)在原理上可行嗎?將框架固定在運(yùn)動(dòng)的物體上，當(dāng)物體具有圖示方向的加速度a時(shí)，電壓表的指針將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)?

1.該同學(xué)是依據(jù)牛頓第二定律和胡克定律設(shè)計(jì)的，電路在原理上可行，當(dāng)滑動(dòng)片P在滑動(dòng)變阻器中央時(shí)，P、Q等勢(shì)，電壓表指針指中央零點(diǎn)。

這個(gè)裝置可以同時(shí)測(cè)出加速度大小和方向，大小可通過(guò)電壓表

示數(shù)大小表示，方向可

通過(guò)偏轉(zhuǎn)方向判定。

當(dāng)物體具有圖示方

向的加速度a時(shí)，滑塊2

解答與說(shuō)明將向左移，帶動(dòng)變阻器的滑片4移向中點(diǎn)左方；變阻器右端電阻大，故電流流過(guò)滑動(dòng)變阻器時(shí)電勢(shì)降落大；Q點(diǎn)電勢(shì)高于P點(diǎn)，則指針應(yīng)向零點(diǎn)左側(cè)偏轉(zhuǎn)。在電流大小不變

時(shí)，UQP

x

則，UQP

a

加速度越大，指

針偏轉(zhuǎn)越大。^^^^^^^教材P61T2

2.如圖6.2-ll所示，圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻為150

。當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)E=6V，內(nèi)阻可以不計(jì)。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。圖6.2-ll簡(jiǎn)單的恒溫箱溫控電路^^^^^^^

(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端還是C、D端?

(2)