课件20张PPT。3 实验：传感器的应用1.识别逻辑集成电路块、集成电路实验板，通过练习电子电路的组装，获得对自动控制电路设计的感性认识。
2.了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关。
3.了解温度报警器及控制原理，会组装温度报警器。1.光控开关：
(1)斯密特触发器的工作原理：斯密特触发器是一个性能特殊的非门电路，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会突然从高电平跳到低电平(0.25V)，而当输入端A的电压下降到另一个值(0.8V)的时候，Y会从低电平跳到高电平(3.4V)。(2)电路如图所示。(3)光控开关的原理：白天，光照强度较大，光敏电阻RG阻值较小，加在斯密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天暗到一定程度时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到1.6V，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯)，这样就达到了使路灯天亮自动熄灭，天暗自动开启的目的。2.温度报警器：
(1)电路如图所示。(2)工作原理：常温下，调节R1的阻值使斯密特触发器输入端A处于低电平，则输出端Y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RT阻值减小，斯密特触发器输入端A的电压升高，当达到某一值(高电平)时，其输出端Y由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声。R1的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节R1来调节蜂鸣器的报警温度。1.光控开关实验：斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电器、灯泡(6V，0.3A)、可变电阻R1(最大阻值51kΩ)、定值电阻R2(330Ω)、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5V)、导线若干、黑纸。
2.温度报警器实验：斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻值1kΩ)、集成电路实验板、直流电源(5V)、导线若干、烧杯(盛有热水)。一、光控开关实验步骤
1.按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。
2.检查各元件的连接，确保无误。
3.接通电源，调节电阻R1，使发光二极管或灯泡在普通光照条件下不亮。
4.用黑纸逐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的状态。
5.逐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态。二、温度报警器实验步骤
1.按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。
2.检查各元件的连接，确保无误。
3.接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声。
4.用热水使热敏电阻的温度升高，注意蜂鸣器是否发声。
5.将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发声。1.在电路中，R1与光敏电阻或热敏电阻串联分压，在斯密特触发器的输入端A提供连续变化的电压。
2.在光控开关实验中，R1的数值如果太小的话，路灯可能不熄灭，可以适当调整换用阻值更大的电位器；在温度报警器实验中，R1的数值的大小将影响报警的温度。1.安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。
2.光控开关实验中，二极管连入电路的极性
不能反接，否则将烧坏门电路集成块。
3.光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才
会亮，应该把R1的阻值调大些。
4.温度报警器实验中，要使蜂鸣器在更低的温度时报警，应该把R1的阻值调大些。类型1 温度控制电路分析?
【典例1】(2013·宜春高二检测)如图是热水器的恒温集成电路，R0是热敏电阻，温度较低时其阻值很大，温度较高时阻值很小。如果热水器中没有水或水温较高时，继电器会放开簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接通发热器。如果热水器中没有水时，电路中BC部分就处于 (选填“断路”或“短路”)状态，则在电路图的虚线框内的门电路应是______门，当温度较低时，门电路的输入端A是 (选填“高”或“低”)电势。【标准解答】热水器中没有水，BC部分相当于断路。热水器中没有水或水温较高时，继电器都能使发热器断路，故可判断虚线框内应是“与”门，当温度较低时，R0阻值较大，故门电路输入端A是高电势。
答案：断路 与 高类型2 探究热敏电阻的温度特性?
【典例2】某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。
(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在如图所示的实物图上连线。(2)实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，
， ，断开开关。
③重复第②步操作若干次，测得多组数据。(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图所示的R-t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式：R= + t(Ω)。(保留三位有效数字)【标准解答】(1)实物连线如图。
(2)改变温度后，热敏电阻阻值改变，
电压表示数改变。
(3)从图线知R与t呈线性关系，且纵
轴上截距(当t=0℃时)R=100Ω；图线
斜率k= =0.390，所以R=100+0.390t(Ω)。
答案：(1)实物连线图见标准解答 (2)记录温度计数值 记录电压表数值 (3)100 0.390温馨提示：
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课时提升卷（十四）
实验：传感器的应用
（40分钟 50分）
1.（5分）硫化镉的电阻率随光照强度变化而发生明显的变化，利用材料的这种特性可以制成（ ）
A.热敏电阻 B.光敏电阻 C.电容器 D.电感器
2.（5分）如图所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则（ ）
A.A为低电平，LED发光
B.A为高电平，LED发光
C.无论A为高电平或低电平， LED均不发光
D.无论A为高电平或低电平，LED均发光
3.（8分）（2013·保定高二检测）如图所示是一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt是热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是阻值较小的可调电阻。
（1）要做到平时电铃不响，而火警时电铃由于高温响起。请在图中虚线圆内填入符合需要的门电路。
（2）为了提高电路的灵敏度，即要把报警温度调得较低，应将R的值调 ______（选填“大”或“小”）。
4.（12分）（2013·宝鸡高二检测）某实验探究小组为了探究物体的加速度与所受合外力之间的关系，设计了如图甲所示的实验装置。该实验小组成员用钩码的重力作为小车所受的合力，用传感器测小车的加速度，通过改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受合力F的关系图像，他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图像，如图乙所示。
（1）图乙中的图像 是在轨道右侧抬高的情况下得到的（选填“①”或“②”）。当钩码的数量增大到一定程度时，图乙中的图像明显偏离直线，造成此误差的主要原因是 。
（2）小车和传感器（接收器）的总质量m= kg，小车和轨道间的动摩擦因数μ= 。（g取10m/s2）
5.（12分）传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量（如温度、光、声等）转换成便于测量的量（通常是电学量）。例如，热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器的线路图，问：
（1）为了使温度过高时报警铃响，c应接在 （选填“a”或“b”）点；
（2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向 移动（选填“左”或“右”）；
（3）如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是????????????????????????????????????
???????????????????????????????????????????????????????????????。
6.（8分）一热敏电阻在温度为80℃时阻值很大，当温度达到100℃时阻值就很小，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80℃到100℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝。请简述其工作原理。
答案解析
1.【解析】选B。硫化镉的电阻率随光照强度变化而发生明显的变化，故这种材料对光照敏感，可以制成光敏电阻，B项正确。
2.【解析】选B。A为低电平时，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平时，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B正确。
3.【解析】（1）低温时，Rt较大，X为高电位，高温时，Rt较小，X为低电位，而高温时电铃报警，故虚线圆内为“非”门，符号为。（2）为提高灵敏度，应将R的值调大。
答案：（1）（2）大
4.【解析】（1）由图像可知，①图像中没有拉力的时候已经有加速度了，因此是在轨道右侧抬高的情况下得到的；钩码的数量增大到一定程度时，图像明显偏离直线，是因为所挂钩码的总质量太大，钩码的重力不能看作小车所受的合力了。
（2）由题图乙可知图像斜率为；由图中数据可求得m=0.5kg，μ=0.2。
答案：（1）① 所挂钩码的总质量太大（2）0.5 0.2
5.【解析】（1）由图甲可知当温度升高时Rt的阻值减小，通过线圈的电流变大，电磁铁的磁场变强，对衔铁的引力变大，可与a点接触，欲使报警器报警，c应接在a点。
（2）若使启动报警的温度提高些，可使电路的相对电流减小一些，以使得热敏电阻Rt的阻值减小得更大一些，所以将滑动变阻器滑片P向左移动，增大滑动变阻器接入电路的阻值。
（3）在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，可能是通过线圈的电流太小，电磁铁的磁场弱，对衔铁的引力较小，也可能是弹簧的弹力较大，电磁铁对衔铁的引力不能将衔铁吸引到和a接触的状态，还可能是乙图电源电压太低或继电器线圈匝数太少。
答案：（1）a（2）左（3）乙图中的电源电压太低或继电器线圈匝数太少或弹簧劲度系数太大（任选一条）
6.【解析】开始，水温较低时，R1阻值较大，电阻丝R2对水进行加热；当水温达到100℃时，R1阻值变得很小，R2被短路，将停止加热；当温度降低到80℃时，R1阻值又变得很大，R2又开始加热。这样就可达到保温的效果。
答案：见解析
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